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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MINISTERE DE LrsquoENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE

SCIENTIFIQUE

UNIVERSITE LARBI BEN MrsquoHIDI (OUM EL BOUAGHI)

FACULTE DES SCIENCES EXACTES ET SNV

DEPARTEMENT SCIENCES DE LA MATIERE

N drsquoordre M hellip 2020

MEMOIRE

Pour lrsquoobtention le diplocircme de Master en physique

Option Physique des mateacuteriaux

Preacutesenteacute par AMINA CHAOUA et KHAOULA LITIM

Sous la direction de Prof GUERGOURI KAMEL

Soutenue le 0710 2020

Devant le jury de soutenance suivant

MOUALKIA HASSIBA MCA U drsquoOum El Bouaghi Preacutesident

GUERGOURI KAMEL Pr U drsquoOum El Bouaghi Rapporteur

BENZITOUNI SARA MCB U drsquoOum El Bouaghi Examinateur

Anneacutee universitaire 2019-2020

SYNTHESE ET CARACTERISATION DES NANOPOUDRES DE

ZnO PUR PAR SOL-GEL ET HYDROTHERMALE

Deacutedicace

Je deacutesire deacutedier les fruits de ce modeste travail

Agrave ceux qui sont dans mon cœur qui ont veilleacute pour mon

eacuteducation et qui se sont sacrifieacutes beaucoup pour ma reacuteussite

Mon cher pegravere et Ma chegravere megravere

Je rends hommage surtout agrave mon pegravere qui mrsquoa toujours apprit

comment reacutefleacutechir avant drsquoagir agrave celui qui mrsquoa soutenu tout au

long de ma vie scolaire et universitaire et qui nrsquoa jamais eacutepargneacute le

moindre effort pour mon bien

Agrave mes fregraveres

Houssam Yasser Amir et Fadi qui mont toujours soutenu au prix

de sacrifices inoubliables

Agrave tout ma grande famille

Agrave mes chegraveres amies

qui mrsquoont accompagneacute tout au long de ce parcours universitaire

et surtout mon binocircme Khaoula

en souvenir aux agreacuteables moments que nous avons passeacute ensemble

pour son soutien permanent qui me remontait le moral aux moments

difficiles

Agrave tous mes professeurs du primaire au supeacuterieur

Et agrave tous ceux qui ont partageacute avec moi tous les moments difficiles

durant la reacutealisation de ce travail

Amina

Deacutedicace

Je deacutedie ce meacutemoire agrave

Ma meacutere qui a œuvreacute pour ma reacuteussite de par son amour son

soutien et tous les sacrifices consentis ainsi que ses preacutecieux

conseils et son assistance et sa preacutesence dans ma vie

qursquoelle reccedilois agrave travers ce travail aussi modeste soit-il lexpression

de mes meilleurs sentiments et de mon eacuteternelle gratitude

Mon peacutere qui peut ecirctre fier et trouver ici le reacutesultat de longues

anneacutees de sacrifices et de privations pour maider agrave avancer dans la

vie Puisse Dieu faire en sorte que ce travail

porte son fruit Merci pour les valeurs nobles leacuteducation et le

soutient permanent venu de toi

Mes freacuteres et soeures Meriem Moussab Zineb Sohaib et Anes

qui nont cesseacute decirctre pour moi des exemples de perseacuteveacuterance de

courage et de geacuteneacuterositeacute

A tous mes cheacuteres amie s qui mont aideacute

et sur tous mon binocircme Amina

A tous ceux qui ont contribueacute de pregraves ou de loin pour que ce projet

soit possible nous vous disons merci

Khaoula

REMERCIEMENTS

Au terme de ce travail nous tenons en premier lieu agrave remercier Dieu pour nous avoir

aideacute et donneacute la force le courage et la patience durant toutes ces anneacutees drsquoeacutetudes

Nous tenons ensuite agrave exprimer notre profonde gratitude et nos plus vifs

remerciements agrave notre encadreur le Professeur Guergouri Kamel pour ses preacutecieux

conseils sa patience et sa disponibiliteacute durant la reacutealisation de ce travail Nous lui

exprimons particuliegraverement toute notre reconnaissance pour nous avoir fait beacuteneacuteficier de

ses compeacutetences scientifiques indeacuteniables et sa qualiteacute humaine qui nous a beaucoup

encourageacute Son aide dans la reacutedaction de ce meacutemoire a eacuteteacute de beaucoup pour preacutesenter un

meacutemoire de Master digne de ce nom

Nous remercions eacutegalement Mme Boumezoued Amal pour laide dans

lrsquointerpreacutetation des reacutesultats pour ses conseils et pour nous avoir fait beacuteneacuteficier de sa

compeacutetence que nous avons tant appreacutecieacute

Nous exprimons eacutegalement nos remerciements aux membres du jury le Professeur

Moualkia Hassiba et Mm Ben Zitouni Sara pour avoir accepteacute de juger notre travail

Nos remerciements srsquoadressent eacutegalement agrave toutes les personnes qui ont contribueacute de

pregraves ou de loin agrave la reacutealisation de ce travail

i

LISTE DES FIGURES

CHAPITRE Ι ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

FigureI1 Types de nanoparticules selon leurs dimensions 10

FigureI2 Gamme de tailles des nanoparticules compareacutees agrave celles des principales structures

chimiques et biologiques 11

FigureI3 Tailles des diffeacuterents types de nanoparticules 11

FigureI4 loxyde de zinc agrave leacutetat naturel 12

FigureI5 Oxyde de zinc massif sous forme naturelle (ab) et provenant de syntheacutese

hydrothermale 12

FigureI6 Repreacutesentations des diffeacuterentes structures cristallographiques de loxyde de zin 14

FigureI7 Structure wurtzite du ZnO montrant la coordination teacutetraeacutedrique de Zn et O

helliphellip15

FigureI8 les diffeacuterents plans atomiques denses dans la structure hexagonale compacte 16

FigureI9 Illustration de leffet pieacutezoeacutelectrique direct (a) et inverse (b) 17

FigureI10 Indice de refraction et coefficients dabsorption du ZnO en fonction de lenergie

du photon 18

FigureI11 Transmission optique des films minces ZnO AL agrave 500 ordmC 19

FigureI12 Structure de bande de ZnO en utilisanr le pseudo potentiel de O6+ 21

FigureI13 Structure de bande du ZnO 22

FigureI14 Nombre darticles sur la base de recherche science direct 24

CHAPITRE II ELABORATION ET TECHNIQUES DE

CARACTERISATION

FigureII1 Les divers mateacuteriaux deacuteriveacutes du proceacutedeacute sol-gel 32

Figure II2 Processus dhydrolyse 33

Figure II3 Processus de condensation 33

FigureII4 Evolution de la viscositeacute de la solution et de la constante eacutelastique du gel

helliphelliphellip34

ii

FigureII5 la technologie hydrothermale dans le XXLeacuteme sieacutecle 36

FigureII6 Diagramme pression -tempeacuterature des diffeacuterents processus de croissance des

mateacuteriaux 37

FigureII7 Diffeacuterence observeacutees dans le traitement des particules par vois hydrothermale et

les techniques conventionnelles 39

FigureII8 ZnO commerciale 40

FigureII9 Etapes de la syntheacutese de ZnO 41

FigureII10 Preacutesentation du spectromeacutetre UV-Visible (Laboratoire composants actifs et

mateacuteriaux Universiteacute Oum El Bouaghi) 42

FigureII11 Principe de fonctionnement de lUV-Visible 43

FigureII12 Scheacutema repreacutesentant lintensiteacute des diffeacuterents rayonnements ( incident absorbeacute

et transmis) 44

FigureII13 Spectre de diffraction des rayons X (DRX) dune couche mince de ZnO 45

FigureII14 Reacuteflexion des rayons X agrave partir de deux plans datomes dans un solide 46

FigureII15 Illustration montrant la deacutefinition de la largeuragrave mi-hauteur agrave partir du pic de

diffraction des rayons X 48

FigureII16 Dispositif de diffraction de rayon X 50

FigureII17 Scheacutema de principe du montage dun diffractomeacutetre de RX 50

FigureII18 Scheacutema fonctionnel du microscope agrave force atomique 51

FigureII19 Mesure de la deacuteviation du levier par un laser 52

FigureII20 Scheacutema du principe de leffet de Hall 53

FigureII21 Technique des quatre pointes 54

FigureII22 Graphe obtenu par la technique des quatre pointes 54

FigureII23 Appareil pour les mesures de leffet Hall de type HMS-3000 55

CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS

Figure III1 Spectre de diffraction de rayon X de poudres de ZnO commerciale 61

iii

Figure III2 Spectre de diffraction de rayon X de poudre de ZnO syntheacutetiseacutee par voie

hydrothermale et sol-gel 62

Figure III3 Spectre de labsorbance des poudres de ZnO commerciale sol-gel et

hydrothermale 65

Figure III4 Courbes de la deacuteriveacutee seconde de labsorbance de ZnO commerciale et

syntheacutetiseacute 70

FigureIII5 Image AFM 2D et 3D de la poudre de ZnO commerciale 68

FigureIII6 Image AFM 2D et 3D de la poudre de ZnO syntheacutetiseacutee par la meacutethode

hydrothermale 68

FigureIII7 Image AFM 2D et 3D de la poudre de ZnO preacutepareacutee par la meacutethode sol-gel 69

LISTE DES TABLEAUX


Tableau I1 Donneacutees physiques de ZnO 8

TableauI2 Quelques proprieacuteteacutes geacuteneacuterales de ZnO 12

TableauI3 Comparaison entre les proprieacuteteacutes des structures de ZnO 14

TableauI4 Reacutecapilatulatif des caracteacuteristiques de la structure cristalline du ZnO 16

TableauI5 Quelques proprieacuteteacutes optiques de ZnO 18

TableauI6 Quelques proprieacuteteacutes eacuteleacutectriques de ZnO 20


Tableau III1 Analyse structurale des poudres de ZnO commerciale et syntheacutetiseacute par les

meacutethodes hydrothermale et sol-gel 63

Tableau III2 La longueur donde et lenergie de gap de la poudre de ZnO commerciale et

syntheacutetiseacutee par hydrothermale et sol-gel 67

Tableau III3 Analyse morphologique de nos poudres 70

Tableau III4 Parameacutetres eacutelectriques obtenus par effet Hall 70

iv

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE 1


I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6

I2 Le choix du ZnO 6

I3 Inteacuterecirct technologique de ZnO 7

I4 Les avantages de ZnO 7

I5 Donneacutees de ZnO 8

I6 Classification des mateacuteriaux 9

I7 Deacutefinition des nano-objets 10

I71 Les nanoparticules 10

I72 Les nanofibres nanotubes nanofilaments 10

I73 Les nano-feuillets nano-plats ou nano-plaquettes 11

I8 Deacutefinition des nanoparticules 11

I9 Geacuteneacuteraliteacutes sur ZnO 12

I91 Deacutefinition de lrsquooxyde de zinc 12

I92 Proprieacuteteacutes de ZnO 13

I921 Proprieacuteteacutes cristallines 13

I922 Proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques 16

I923 Proprieacuteteacutes optiques 17

I924 Proprieacuteteacutes eacutelectriques 19

I925 Proprieacuteteacutes eacutelectroniques 21

I926 Les proprieacuteteacutes meacutecaniques 22

I927 Proprieacuteteacutes thermiques 22

I93 Applications de ZnO 22

v

I931 Utilisations des poudres de ZnO 22

I932 Utilisations de ZnO en couche mince 23

I933 Cellules solaires 23

I934 Capteurs de gaz 24

Reacutefeacuterences 25

CHAPITRE ΙΙ ELABORATION ET TECHNIQUES DE CARACTERISATION

II1 Introduction 31

ΙΙ2 La meacutethode sol-gel 31

ΙΙ21 Qursquoest-ce que la meacutethode sol-gel 31

ΙΙ211 Principe 32

II212 Meacutecanisme reacuteactionnel sol-gel 32

II213 Traitement thermique 34

ΙΙ22 Les avantages du proceacutedeacute sol-gel 35

ΙΙ3 La meacutethode hydrothermale 35

ΙΙ31 Description 36

ΙΙ32 Principe 37

ΙΙ33 Les avantages du processus hydrothermal 37

II34 Meacutecanisme de croissance par la meacutethode hydrothermale 38

II35 Cineacutetiques des reacuteactions hydrothermales 39

II36 Vitesse des reacuteactions hydrothermales 39

ΙΙ4 Partie expeacuterimentale 39

ΙΙ41 Nanopoudres de ZnO commercial 39

ΙΙ42 Preacuteparation des solutions par la meacutethode sol-gel et hydrothermale 40

ΙΙ5 Spectroscopie UV-vis 41


ΙΙ52 Dispositif expeacuterimental 42

ΙΙ53 Principe 42

ΙΙ54 Loi dabsorption du rayonnement (Loi de Beer-Lambert) 43

ΙΙ55 Deacutetermination des coefficients drsquoabsorption et drsquoextinction 44

II6 La diffraction des rayons X 44

II61 Description 44

vi

II62 Principe 45

II63 Analyse des spectres de diffraction de rayons X 47

ΙΙ631 Identification de la composition et la structure du mateacuteriau 47

ΙΙ632 Deacutetermination des distances inter-reacuteticulaires et des paramegravetres de

maillehellip 47

ΙΙ633 Deacutetermination de la taille des cristallites 48

II64 Principe de fonctionnement du diffractomegravetre 49

ΙΙ7 Le microscope agrave force atomique 50


ΙΙ72 Principe 51

ΙΙ73 Les avantages 52

II8 Les mesures par effet Hall 52



III1 Introduction 61

III2 Analyse par diffraction des RX 61

III21 Identification des phases de ZnO commercial et syntheacutetiseacute 62

III22 Deacutetermination de la taille des cristallites 63

ΙΙΙ23 Paramegravetres de maille 64

III3 Proprieacuteteacutes optiques 65

III31 Deacutetermination du gap optique 66

IΙΙ4 Caracteacuterisation de la morphologie des poudres par microscope agrave force atomique

AFM 67

III4 Caracteacuterisation eacutelectrique par effet Hall 70


CONCLUSION GENERALE 73

LISTE DrsquoABREVIATION

ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre

μm Micromegravetre (1 μm = 10-6 m)

nm Nanomegravetre (1 nm = 10-9 m)

A⁰ Aringngstroumlm (1 A⁰ = 10-10 m)

D Dimension

λ Longueur drsquoonde

RX Rayon X

DRX Diffraction Des Rayons X

NPs Nanoparticules

ua Uniteacute arbitraire

Eg Energie de gap

T Transmission

α Coefficient drsquoabsorption

A Absorbance

PVD Deacutepocirct physique en phase vapeur

CVD Deacutepocirct chimique en phase Vapeur

TCO Oxyde conducteur transparent

χ Affiniteacute eacutelectronique

Introduction geacuteneacuterale

INTRODUCTION GENERALE

2

Les nanomateacuteriaux ont connu un grand inteacuterecirct ces derniegraveres deacutecennies agrave cause de

leurs diverses applications dans diffeacuterents domaines en particulier en eacutelectronique en

optoeacutelectronique et en environnement [1-2] Plusieurs publications ont eacuteteacute consacreacutees agrave

leurs synthegraveses agrave leurs proprieacuteteacutes et agrave leurs applications Actuellement la recherche

srsquooriente vers lrsquoeacutetude de nouvelles proprieacuteteacutes de ces nanomateacuteriaux

Leacutelaboration des nanomateacuteriaux sous forme de nanopoudre repreacutesente un inteacuterecirct

majeur dans des domaines drsquoapplications tregraves varieacutes Les meacutethodes de synthegravese utiliseacutees

doivent ecirctre eacutegalement bien controcircleacutees et eacutetudieacutees de maniegravere agrave jouir de toutes les

conditions optimales

Lrsquooxyde de zinc (ZnO) est un semi-conducteur transparent de la famille II-VI faisant

partie des oxydes transparents conducteurs (TCO) avec une conductiviteacute naturelle de type

n Il est lrsquoun des mateacuteriaux qui offrent beaucoup drsquoavantages gracircce agrave ses proprieacuteteacutes

physiques et chimiques tregraves inteacuteressantes nous citons son large gap directe 337 eV agrave la

tempeacuterature ambiante son eacutenergie de liaison excitonique eacuteleveacutee eacutegale agrave 60 meV [34]

Lrsquooxyde de zinc a attireacute depuis des deacutecennies de plus en plus lrsquoattention des

chercheurs en raison drsquoune panoplie proprieacuteteacutes tregraves inteacuteressantes telles que la non-toxiciteacute

les tregraves bonnes proprieacuteteacutes eacutelectriques optiques et pieacutezoeacutelectriques la stabiliteacute chimique

ainsi que son faible coucirct de production

Gracircce agrave ses proprieacuteteacutes eacutelectriques optiques pieacutezoeacutelectriques et son abondance sur

terre ce mateacuteriau est consideacutereacute comme le candidat ideacuteal dans plusieurs applications telles

que lrsquoutilisation des poudres lrsquoutilisation des couches minces les cellules solaire [5] et les

capteurs agrave gaz [6]

Il faut citer toutefois que les nanopoudres de ZnO sont beaucoup plus utiliseacutees dans le

domaine de la photocatalyse [7 8]

Toutes les applications susciteacutees et autres sont directement lieacutees agrave la structure la

morphologie la taille des cristallites du mateacuteriau lesquels deacutependent largement de la

meacutethode de preacuteparation

Pour ce qui nous concerne on a adopteacutee deux meacutethodes de synthegravese pour obtenir les

nanopoudres de ZnO la meacutethode hydrothermale et la meacutethode sol-gel La premiegravere

meacutethode a eacuteteacute choisie car elle est peu oneacutereuse et simple agrave mettre en œuvre tandis que la

seconde meacutethode qui est drsquoailleurs largement utiliseacutee a eacuteteacute choisie pour les nombreux

avantage qursquoelle preacutesente en lrsquooccurrence sa mise en œuvre agrave des tempeacuteratures proches de

lrsquoambiante lrsquoaisance qursquoelle offre agrave controcircler la taille et la dispersion en taille des

cristallites qui srsquoeffectue par simple ajustage de la tempeacuterature de reacuteaction le temps de


3

vieillissement et la concentration des preacutecurseurs et sans oublier le faible coucirct de la

reacutealisation de ce processus

Ce preacutesent travail a eacuteteacute proposeacute dans lrsquooptique drsquoeacutelaborer des nanopoudres drsquooxyde

de zinc par voie sol gel et hydrothermale pour application en photocatalyse speacutecialement

pour lrsquoutilisation de ces poudres dans le traitement et la purification de lrsquoeau

Nous nous sommes donc fixeacutes dans ce travail drsquoeacutetudier seacutepareacutement les poudres

obtenues par chaque meacutethode et de comparer ensuite les reacutesultats obtenus par ces deux

meacutethodes qursquoon a confronteacute eacutegalement avec la poudre commerciale pour deacuteterminer

lrsquoinfluence de ces meacutethodes sur les proprieacuteteacutes physiques des poudres et leurs performances

photo-catalytiques

Pour meacutemoriser tout ce travail et en faire un recueil exploitable et beacuteneacutefique pour un

lecteur aveacutereacute ou non nous avons eacutetabli un plan de reacutedaction que nous avons diviseacute en trois

chapitres

Le premier chapitre est deacutedieacute agrave une eacutetude bibliographique incluant un rappel

theacuteorique concernant lrsquooxyde de zinc ougrave on cite les diffeacuterentes proprieacuteteacutes de lrsquooxyde de

zinc les meacutethodes de synthegravese de cet oxyde les plus rencontreacutees dans la litteacuterature ainsi

que les applications les plus importantes

Dans le deuxiegraveme chapitre on a exposeacute le protocole expeacuterimental suivi en

lrsquooccurrence la meacutethode sol-gel et la meacutethode hydrothermale que nous avons deacutecrit en

deacutetail On a preacutesenteacute les diffeacuterentes techniques de caracteacuterisation qui sont la diffraction

des rayons X (DRX) la microscopie agrave force atomique (AFM) et la spectromeacutetrie UV-

visible

Le troisiegraveme chapitre a eacuteteacute consacreacute agrave lrsquointerpreacutetation des diffeacuterents reacutesultats obtenus

lors des caracteacuterisations des nanopoudres de ZnO eacutelaboreacutees par sol-gel et hydrothermale

Enfin ce manuscrit est termineacute par une conclusion geacuteneacuterale regroupant les principaux

reacutesultats obtenus


4

Reacutefeacuterences

[1] KY Koa H Kanga and J Parka ZnO homojunction core-shell nanorods ultraviolet

photo-detecting diodes prepared by atomic layer deposition Sensors and Actuators A 210

197ndash204 (2014)

[2] O Mekasuwandumrong P Pawinrat P Praserthdam and J Panpranot Chemical

Engineering Journal 164 77ndash84 (2010)

[3] A Gahtar Elaboration et caracteacuterisation de couches minces ZnO dopeacutees en aluminium

deacuteposeacutees par spray ultrasonique Meacutemoire de magister Centre Universitaire El Oued pp 8

(2010)

[4] Uuml Oumlzguumlr YI Alivov C Liu A Teke M Reshchikov S Doğan V Avrutin S-J

Cho H Morkoc A comprehensive review of ZnO materials and devices Journal of

applied physics 98 11 (2005)

[5] M Krunks A Katerski T Dedova I OjaAcik et A Mere Nanostructured solar cell

based on spray pyrolysis deposited ZnO nanorod array Solar Energy Materials and Solar

Cells 92 1016-1019 (2008)

[6] MC Carotta A Cervi V Di Natale S Gherardi A Giberti V Guidi D Puzzovio

B Vendemiati G Martinelli M Sacerdoti D Calestani A Zappettini M Zha et L

Zanotti ZnO gas sensors A comparison between nanoparticles and nanotetrapods-based

thick films Sensors and Actuators B Chemical 137 164-169 (2009)

[7] X Cai Y Cai Y Liu S Deng Y Wang Y Wang and I Djerdj Photocatalytic

degradation properties of Ni(OH)2 nanosheetsZnO nanorods composites for azo dyes

under visible-light irradiation Ceramics International 40 57ndash65 (2014)

[8] HS Al-Salmana and MJ Abdullaha Retracted Structural optical and electrical

properties of Schottky diodes based on undoped and cobalt-doped ZnO nanorods prepared

by RF-magnetron sputtering Materials Science and Engineering B 178 1048ndash 1056

(2013)

CHAPITRE i

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

CHAPITRE I ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

6

I POURQUOI ZnO

Loxyde de zinc est un composeacute blanc pratiquement inerte utiliseacute tregraves largement comme

agent de charge ou de remplissage et comme pigment blanc Il est eacutegalement utiliseacute dans de

nombreux produits cosmeacutetiques meacutedicaux et dhygiegravene corporelle en raison de ses proprieacuteteacutes

antibacteacuteriennes et deacuteodorantes Il nrsquoest pas toxique tregraves abondant sur terre facile agrave obtenir au

laboratoire sous forme de poudre avec un coucirct tregraves modeacutereacute

Sous forme nanomeacutetrique le ZnO a gagneacute encore et encore de lrsquointeacuterecirct en preacutesentant des

proprieacuteteacutes lui permettant des performances inattendues comme son efficaciteacute de deacutepollution

ou son utilisation pour la fabrication de varistances avec un rendement eacuteleveacute et une tregraves bonne

qualiteacute

I1 INTRODUCTION

Lrsquooxyde de zinc agrave lrsquoeacutetat nanomeacutetrique suscite un fort inteacuterecirct depuis une quinzaine

drsquoanneacutees Avant de nous inteacuteresser agrave ce qui a eacuteteacute le thegraveme principal de ce meacutemoire Ce

premier chapitre est consacreacute agrave une description geacuteneacuterale de lrsquooxyde de zinc Dans une

premiegravere partie nous nous inteacuteressons agrave un eacutetat de lrsquoart de ses principales proprieacuteteacutes de ZnO

que ce soit ses proprieacuteteacutes cristallines eacutelectriques pieacutezoeacutelectriques ou bien encore optiques

Puis nous poursuivons en preacutesentant les domaines des applications de lrsquooxyde de zinc

Lobjectif de ce premier chapitre est donc de fournir un aperccedilu rapide de ce qui est

aujourdhui connu du ZnO

I2 LE CHOIX DU ZnO

Le principal avantage du ZnO est qursquoil est composeacute drsquoeacuteleacutements non toxiques

contrairement par exemple agrave lrsquooxyde drsquoindium dans lrsquoITO (Indium Tin Oxide) il est

eacutegalement tregraves abondant sur terre Crsquoest un atout indeacuteniable car il permet de reacuteduire les coucircts

de production De plus le ZnO lorsqursquoil est exposeacute agrave un plasma drsquohydrogegravene est beaucoup

plus stable que le SnO2 par exemple et mecircme pour drsquoautres oxydes dont la transmission

optique est deacutegradeacutee par le plasma Comme les couches de silicium sont dans beaucoup de

cas deacuteposeacutees sur des couches des TCO (Transparent Conductive Oxide) celles-ci sont donc

obligatoirement exposeacutees agrave ce genre de plasma [1]


7

I3 INTERET TECHNOLOGIQUE DE ZnO

Loxyde de zinc preacutesente un ensemble de proprieacuteteacutes physiques susceptibles de recevoir

des applications dans le domaine de leacutelectronique et de loptoeacutelectronique La mise en œuvre

de technologies de fabrication de couches minces de ZnO a conduit agrave de nombreuses

applications dans des domaines tregraves divers nous citerons le domaine des composants

eacutelectroniques celui des transducteurs pour capteurs loptique la deacutecoration et la protection

des surfaces Selon le type dapplication les proceacutedeacutes de fabrication sont plus ou moins

complexes [2]

I4 LES AVANTAGES DE ZnO

Les principaux avantages de ZnO sont eacutenumeacutereacutes ci-dessous

Un effet pieacutezoeacutelectrique eacuteleveacute (e33 = 12 Cm-sup2 parmi les plus eacuteleveacutes de tous les semi-

conducteurs)

Une Conductiviteacute thermique eacuteleveacutee de 054 Wcm-1K-1 comparativement agrave drsquoautres

semi-conducteurs

Une des liaisons excitoniques les plus eacuteleveacutees parmi les semi-conducteurs agrave large gap

de lrsquoordre de 60 MeV

Une mobiliteacute de deacuterive qui sature agrave des champs plus eacuteleveacutes que ceux de son jumeau

GaN (inteacuteressant pour les dispositifs de haute freacutequence)

Deacutetecteurs des UV avec une reacuteponse spectrale maximale agrave 350 nm

Un module de cisaillement tregraves eacuteleveacute ~ 455 GPa (indiquant la stabiliteacute du cristal) on

cite par exemples 1835 GPa pour le ZnSe 3260 GPa pour le GaAs et 5137 GPa

pour le silicium [3]

En tant qursquooxyde il preacutesente certains avantages comme le fait decirctre ni combustible ni

explosif en cas dincendie ou bien decirctre relativement inerte vis-agrave-vis de lorganisme

humain

Pouvoir ecirctre eacutelaboreacute par diverses techniques sous forme de films minces ou sous

forme de nanocristaux de poudres soit par pulveacuterisation magneacutetron RF par

eacutevaporation par faisceau deacutelectrons par eacutevaporation reacuteactive par deacutepocirct laser pulseacute

(PLD) par sol-gel par deacutepocirct chimique en phase vapeur (CVD) par pyrolyse par

pulveacuterisation cathodique ou par la meacutethode hydrothermale


8

Son efficaciteacute dans divers domaines drsquoapplications a eacuteteacute prouveacutee comme dans les

capteurs de gaz les cellules solaires agrave heacuteteacuterojonction les systegravemes agrave laser les

eacutelectrodes transparentes [4]

I5 DONNEES DE ZnO [5]

Les principales grandeurs physiques de ZnO sont regroupeacutees dans le tableau I1 Nous

remarquons toutefois que ces paramegravetres peuvent changer drsquoun auteur agrave un autre drsquoune

maniegravere non vraiment significative

TabI1 Donneacutees physiques de ZnO [5]

Grandeur Symbole Valeur Uniteacute

Masse effective longitudinale des eacutelectrons m119890 021 ndash 03 119870119892

Masse effective transverse des eacutelectrons m119890 023 ndash 029 119896119892

Masse effective longitudinale des trous lourds mhh 045 ndash 059 119896119892

Masse effective transverse des trous lourds mhh 059 119896119892

Masse effective longitudinale des trous leacutegers mlh 045 -059 119896119892

Masse effective transverse des trous leacutegers mlh 059 119896119892

Masse effective de conductiviteacute longitudinale des

trous

mch 031 119870119892

Masse effective de conductiviteacute transverse des

trous

mch 055 119896119892

paramegravetre de maille A

c

32495

52069

Aring

Volume de la maille hexagonale Vhexagonale 14284 Aring3

Volume de la maille eacuteleacutementaire Veacuteleacuteementaire 4761 Aring3


9

I6 CLASSIFICATION DES MATERIAUX

On peut classer les nanomateacuteriaux selon leur dimensionnaliteacute

NANOMATERIAUX 0 D

Densiteacute drsquoatomes na 841022 cm-3

Densiteacute drsquoeacuteleacutectrons ne 3361023 cm-3

Densiteacute volumique 120588119907 5605 g cm-3

Gap Eg 34 Ev

Champ de polarisation spontaneacutee 120590119904119875 -0057 C cm-2

Constante dieacutelectrique haute freacutequence

Constante dieacutelectrique statique

120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1

Potentiel de deacuteformation acoustique 1198641 38 Ev

Energie effective des phonons polaires optiques 119864infin 65 meV

Coefficient pieacutezoeacutelectrique P 025 -

Vitesse longitudinale des phonons acoustiques V 6048 ms-1

Constante longitudinale eacutelastique Cl 205 GPa

Module drsquoYoung E 1112plusmn47 GPa

Affiniteacute eacutelectronique qe ZnO 46 eV

Constante de Richardson A 86 10-9 Ak-2cm-2

Effet pieacutezoeacutelectrique e33 12 Cm-sup2


10

Mateacuteriaux sous forme drsquoagreacutegats nanoparticules cristallites quantiques nanocristaux

nanophases poudres ultrafines milieux hautement disperseacuteshellip

NANOMATERIAUX 1 D

Mateacuteriaux sous forme de nanotubes nanofibres etchellip

NANOMATERIAUX 2 D

Mateacuteriaux sous forme de couche mince revecirctements et membranes submicroniques

nanostructureacutees nano-argiles exfolieacutees

NANOMATERIAUX 3 D

Mateacuteriaux sous forme compacte comme dans les ceacuteramiques et les meacutetaux nanostructureacutes

revecirctements et membranes eacutepaisses nanostructureacutes solides nano-organiseacutes

nanoceacuteramiques nanocomposites [6]

FigI1 Types de nanoparticules selon leurs dimensions [7]

I7 DEFINITION DES NANO-OBJETS

Ce sont des objets dont une deux ou trois dimensions ont une taille nanomeacutetrique

I71 LES NANOPARTICULES

Ce sont des nano-objets dont les trois dimensions externes se situent agrave lrsquoeacutechelle

nanomeacutetrique nanoparticules de latex drsquooxyde de zinc de fer de ceacuterium drsquoalumine de

dioxyde de titane de carbonate de calcium etc hellip


11

I72 LES NANOFIBRES NANOTUBES NANOFILAMENTS

Se rapportent agrave des nano-objets dont deux dimensions externes sont agrave lrsquoeacutechelle

nanomeacutetrique et la troisiegraveme dimension significativement supeacuterieure (nanotubes de carbone

nanofibres de polyester nanotubes de bore etc) Ces termes deacutesignent des nano-objets

longilignes de section comprise entre 1 et quelques dizaines de nm et de longueur comprise

entre 500 et 10 000 nm

I73 LES NANO-FEUILLETS NANO-PLATS OU NANO-PLAQUETTES

Deacutefinissent des nano-objets dont une dimension externe se situe agrave lrsquoeacutechelle nanomeacutetrique

et les deux autres dimensions sont significativement supeacuterieures (nano-feuillets drsquoargile

nano-plaquettes de seacuteleacuteniure de cadmium etchellip) [8]

I8 DEFINITION DES NANOPARTICULES

Dans le mot nanoparticule le terme nano veut dire 10-9 megravetre les nanoparticules sont

constitueacutees par pas plus de 106 atomes leurs proprieacuteteacutes sont diffeacuterentes de celles des mecircmes

atomes lieacutees entre eux pour former des mateacuteriaux massifs Ils sont geacuteneacuteralement consideacutereacutes

comme un nombre drsquoatomes ou moleacutecules relieacutees entre eux avec un rayon infeacuterieur agrave 100 nm

[9]

FigΙ2 Gamme de tailles des nanoparticules compareacutees agrave celles des principales

structures chimiques et biologiques [10]

FigΙ3 Tailles des diffeacuterents types de nanoparticules [10]


12

I9 GENERALITES SUR ZnO

I91 DEFINITION DE LrsquoOXYDE DE ZINC

Lrsquooxyde de zinc est un composeacute binaire inorganique de formule chimique laquoZnOraquo

A lrsquoeacutetat naturel ZnO se preacutesente geacuteneacuteralement sous forme de poudre inodore de couleur

blanche appeleacutee laquo zinc blanc raquo ou laquo blanc de zinc raquo (FigI4) Le ZnO est non soluble dans

leau et il fait partie des minerais tels que le sulfure de zinc (ZnS) la franklinite ZnFe2O4

etchellip [11-12-13]

Lrsquooxyde de zinc que lrsquoon trouve dans la nature est connu sous le nom de Zincite

cristallise selon la structure hexagonale compacte du type wuumlrtzite [14] il peut ecirctre syntheacutetiseacute

artificiellement sous forme massive (Figl5) Reacutealiseacute agrave partir de 8036 de zinc et 966

drsquooxygegravene Sa masse molaire est eacutegale agrave 8138 gmol-1 sa tempeacuterature de fusion est de

1975 degC sa masse volumique est de 56 gcm-3[4] Ces donneacutees sont regroupeacutees dans (le

tableau I2)

TabI2 Quelques proprieacuteteacutes geacuteneacuterales de ZnO [15]

Densiteacute 561 kgdm3

Point de fusion 1975 degC

Enthalpie de formation 8317 k calmole

Solubiliteacute dans H2O agrave 29 degC 000016 g100 ml

FigI4 Lrsquooxyde de zinc agrave lrsquoeacutetat naturel [16]


13

( a ) ( b ) ( c )

FigI5 Lrsquooxyde de zinc massif sous forme naturelle (a b) et provenant de synthegravese

hydrothermale (c) [4]

Lrsquooxyde de zinc (ZnO) est un semiconducteur agrave large bande interdite directe eacutegale agrave

337 eV agrave tempeacuterature ambiante transparent dans le visible et dans le proche infrarouge avec

une eacutenergie de liaison dexciton de 60 meV [417]

ZnO est un semiconducteur de la famille II-VI de type n car le zinc et lrsquooxygegravene

appartiennent respectivement agrave la deuxiegravemes colonne du tableau peacuteriodique des eacuteleacutements Ce

semiconducteur possegravede en plus des proprieacuteteacutes deacutejagrave citeacutees une bonne transparence une

mobiliteacute des eacutelectrons importante une large bande interdite et une forte luminescence agrave

tempeacuterature ambiante [8]

Au niveau du laboratoire lrsquooxyde de zinc est obtenu souvent par des proceacutedeacutes chimiques

(synthegravese chimique) agrave partir de composeacutes chimiques (preacutecurseurs) tels que lrsquoaceacutetate de zinc

(Zn[CH3 COOH]2H2O) le sulfate de zinc (ZnSO4(H2O)7) le chlorure de zinc (ZnCl2) Ces

composeacutes sont solubles en milieux basiques et donnent naissance agrave des preacutecipiteacutes de ZnO Le

ZnO peut eacutegalement ecirctre produit par des proceacutedeacutes physiques (eacutevaporation sous vide ablation

laser etchellip) [13]

I92 PROPRIETES DE ZnO

I921 PROPRIETES CRISTALLINES

a) STRUCTURE CRISTALLINE

Lrsquooxyde de Zinc massif est un semiconducteur de la famille II-VI cristallisant

geacuteneacuteralement dans trois phases cristallographiques diffeacuterentes la phase B4 (wuumlrzite) et deux

structures cubiques la phase B3 (zinc blende F-43m) et la phase B1 (rocksalt Fm3m)

Dans ce travail nous nous inteacuteresserons au ZnO de structure wuumlrtzite A tempeacuterature


14

ambiante la structure thermodynamiquement stable est la structure wuumlrtzite La structure

blende peut ecirctre obtenue dans des couches ou lors de synthegraveses reacutealiseacutees agrave tregraves haute pression

[18] et la structure rocksalt (NaCl) est obtenue lorsque la structure wuumlrtzite est sous pression

hydrostatique (10-15 GPa) Cette derniegravere est une phase meacutetastable qui peut persister agrave

pression atmospheacuterique [11] Le tableau I3 illustre la diffeacuterence entre les diffeacuterentes

structures

TabI3 Comparaison entre les proprieacuteteacutes des structures de ZnO [15]

Structure wuumlrtzite Structure rocksalt NaCl

Maille eacuteleacutementaire Hexagonale Cubique

Paramegravetre de reacuteseau (Aring) a = 324 c = 520 a = 428

Coordinance (Z) 2 4

Densiteacute (gcm-3) 56 69

Groupe drsquoespace P63mc Fm-3m

Condition drsquoapparition Pression atmospheacuterique Pression 100 kbar

Lrsquooxyde de zinc possegravede trois phases cristallographiques diffeacuterentes la phase rocksalt la

phase blende et la phase wuumlrtzite illustreacutees dans la figure I6 [19]

FigI6 Repreacutesentations des diffeacuterentes structures cristallographiques

de lrsquooxyde zinc [20]

b) LA STRUCTURE WUumlRTZITE

La structure wuumlrtzite est une maille hexagonale appartenant au groupe drsquoespace P63mc et


15

de numeacutero de groupe 186 dans la classification de Bravais

Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375

Lempilement de cette structure est de type AaBbA de plans successifs de Zinc et

drsquooxygegravene La maille eacuteleacutementaire est de type prismatique constitueacutee de [3]

Deux atomes de Zn occupant les sites (0 0 0) et (13 23 12)

Deux atomes de O occupant les sites (0 0 38) et (13 23 78)

Crsquoest une alternance successive de plans constitueacute de teacutetraegravedres drsquoatome de zinc et

drsquooxygegravene Les atomes sont arrangeacutes selon un systegraveme hexagonal compact ougrave chaque atome

de zinc est entoureacute de quatre atomes drsquooxygegravene situeacutes aux sommets drsquoun teacutetraegravedre

Lrsquoaxe preacutefeacuterentiel de croissance cristalline est lrsquoaxe c Lrsquoabsence drsquoun centre de symeacutetrie

confegravere une anisotropie optique et des proprieacuteteacutes pieacutezoeacutelectriques agrave cette forme

cristallographique Dans cette structure les atomes de zinc et de lrsquooxygegravene occupent 40 du

volume du cristal laissant des espaces vides de 095Aring de rayon pour un dopage eacuteventuel

Dans certaines conditions des atomes de zinc en excegraves peuvent se loger dans des espaces

en position interstitielle Cette caracteacuteristique permet ainsi drsquoexpliquer certaines proprieacuteteacutes

particuliegraveres de lrsquooxyde de zinc lieacutees aux pheacutenomegravenes de semi conductiviteacute de luminescence

ainsi qursquoaux proprieacuteteacutes catalytiques et chimiques agrave lrsquoeacutetat solide La figure I7 repreacutesente la

structure de ZnO de type wuumlrtzite [11] et le tableau I4 regroupe les donneacutees

cristallographiques lieacutees agrave cette structure

FigI7 Structure wuumlrtzite du ZnO montrant la coordination teacutetraeacutedrique

de Zn et O [21]


16

TabI4 Reacutecapitulatif des caracteacuteristiques de la structure cristalline du ZnO [22]

Reacuteseau Hexagonal wuumlrtzite

Distance entre O-2 et Zn+2

Suivant lrsquoaxe c d = 196 Aring

Pour les trois autres d = 198 Aring

Rayon ionique pour une

coordination teacutetraeacutedrique

Liaison covalente

Zn neutre = 131 Aring O neutre = 066 Aring

Liaison ionique

Zn+2 = 060 Aring O-2 = 138 Aring

Rayon cristallin pour une



La figure I8 montre les diffeacuterents plans atomiques denses dans la structure hexagonale

compacte les plans (0001) sont appeleacutes plans de base les plans c ou encore les plans polaires

alors que les plans non polaires sont appeleacutes les plans prismatiques deacutefinis par les plans

(1120) et (1100) qui repreacutesentent les plans prismatiques de second ordre (plan a) et de premier

ordre (plan m) respectivement [23]

Figl8 Les diffeacuterents plans atomiques denses dans la structure

hexagonale compacte [23]

I922 PROPRIETES PIEZOELECTRIQUES

Lrsquooxyde de zinc est un mateacuteriau pieacutezoeacutelectrique proprieacuteteacute due agrave sa structure wuumlrtzite

Lrsquoensemble des charges positives et neacutegatives creacutee un dipocircle eacutelectrique dans le cristal qui

eacutevolue lorsqursquoon lui applique une contrainte meacutecanique Cette proprieacuteteacute pieacutezoeacutelectrique

confegravere au ZnO une application importante dans la deacutetection des mouvements [13]

Plan c plan a plan m

ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17

La pieacutezoeacutelectriciteacute est la proprieacuteteacute que preacutesentent certains cristaux de se polariser

eacutelectriquement sous lrsquoaction drsquoune contrainte meacutecanique Cette polarisation induite est

proportionnelle agrave la contrainte meacutecanique appliqueacutee et change de signe avec celle-ci Ce

pheacutenomegravene deacutecrit la pieacutezoeacutelectriciteacute directe A lrsquoinverse lrsquoapplication drsquoun champ eacutelectrique

externe induit une deacuteformation meacutecanique du cristal crsquoest lrsquoeffet pieacutezoeacutelectrique inverse

(FigI12) [24]

(a) (b)

FigI9 Illustration de lrsquoeffet pieacutezoeacutelectrique direct (a) et inverse (b) [24]

Le ZnO preacutesente une constante dieacutelectrique relative de 875 [23] ce qui lui confegravere un

effet pieacutezoeacutelectrique eacuteleveacute parmi les semiconducteurs Ayant la proprieacuteteacute drsquoecirctre mateacuteriau

anisotrope le ZnO est caracteacuteriseacute par un tenseur agrave trois constantes indeacutependantes e15 e31 e33

ayant des valeurs theacuteoriques de modules de -046 -055 et 12 Cm-sup2 respectivement [25]

I923 PROPRIETES OPTIQUES

Lrsquointeraction lumiegravere (onde eacutelectromagneacutetique) - lumiegravere (eacutelectrons de mateacuteriau) peut

expliquer drsquoune maniegravere significative les proprieacuteteacutes optiques du mateacuteriau [26]

Lrsquooxyde de zinc possegravede de tregraves bonnes proprieacuteteacutes optiques Ces derniegraveres ont eacuteteacute

eacutetudieacutees par plusieurs techniques en lrsquooccurrence lrsquoeacutetude de lrsquoabsorption la transmission et la

reacuteflexion optiques [13]

Ces pheacutenomegravenes sont caracteacuteriseacutes respectivement par les paramegravetres A (absorbance ou

facteur drsquoabsorption T (Transmittance ou facteur de transmission) et R (Reacuteflectance ou

facteur de reacuteflexion)

Lrsquooxyde de zinc est un mateacuteriau transparent dont lrsquoindice de reacutefraction statique agrave lrsquoeacutetat

massif est eacutegal agrave 2 [27 28] Sous forme de couche mince son indice de reacutefraction et son

coefficient drsquoabsorption varient en fonction des conditions de preacuteparation [3]


18

Lrsquoindice de reacutefraction a une valeur qui varie entre 190 et 22 Lrsquoameacutelioration de la

stœchiomeacutetrie de ZnO conduit agrave une diminution du coefficient drsquoabsorption et agrave une

augmentation de lrsquoeacutenergie de la bande interdite [29]

TabI5 Quelques proprieacuteteacutes optiques de ZnO [29]

Coefficient drsquoabsorption 104 cm-1

Indice de reacutefraction agrave 560 nm

18 -19

Constante dieacutelectrique ɛ= 87

ɛ = 78

Transmittance (visible) 80 - 90

Dans la figure I13 Yoshikawa et al ont reporteacute les valeurs et les variations de lrsquoindice de

reacutefraction et du coefficient drsquoabsorption en fonction de lrsquoeacutenergie du photon incident Lrsquoindice

de reacutefraction du ZnO augmente de 195 agrave 15 eV jusqursquoagrave 24 agrave 33 eV pour ensuite diminuer

pour les hautes eacutenergies [30]

Energie (eV)

FigI10 Indices de reacutefraction et coefficients drsquoabsorption du ZnO en fonction de

lrsquoeacutenergie du photon [30]

Les proprieacuteteacutes optiques des couches minces deacutependent fortement de la meacutethode

drsquoeacutelaboration la qualiteacute des couches le traitement thermique appliqueacute le type et la

concentration du dopant [4]

En couches minces on peut distinguer trois zones selon le spectre de la reacuteflexion et de la

transmission de ZnO


19

Dans lrsquoultraviolet il y a une absorption totale de la lumiegravere par les eacutelectrons de la

bande de valence qui transitent vers la bande de conduction La transmission deacutecroit

rapidement et srsquoannule

Dans le visible la transmission est eacuteleveacutee alors que lrsquoabsorption est tregraves faible

Dans lrsquoinfrarouge la zone drsquoabsorption par les porteurs libres est marqueacutee par une

transmission faible agrave nulle et une reacuteflexion eacuteleveacutee

La courbe suivante (Figl14) montre les diffeacuterentes zones de transmission [31]

FigΙ11 Transmission optique des films minces ZnO Al recuits agrave 500 ordmC [32]

I924 PROPRIETES ELECTRIQUES

Eacutelectriquement crsquoest un semiconducteur intrinsegravequement de type n ducirc agrave un excegraves

drsquoeacutelectrons et il possegravede une structure eacutelectronique proche de celle du TiO2[33] Cet excegraves

drsquoeacutelectrons peut ecirctre geacuteneacutereacute par des deacutefauts apparents dans la structure cristalline induisant

un deacuteseacutequilibre stœchiomeacutetrique de lrsquooxyde En effet il srsquoavegravere que la structure du ZnO

preacutesente des lacunes drsquooxygegravene ou bien un excegraves de zinc placeacute dans des sites interstitiels Zn

creacuteant ainsi des centres donneurs drsquoeacutelectrons [34]

Les proprieacuteteacutes eacutelectriques des couches minces de lrsquooxyde de zinc telles que la reacutesistiviteacute

eacutelectrique la concentration de porteurs de charges et la mobiliteacute sont deacutetermineacutees

geacuteneacuteralement par des mesures drsquoeffet Hall [20]

Pour chaque mateacuteriau qursquoil soit conducteur semiconducteur ou isolant il existe une

grandeur qui mesure lrsquoaptitude du mateacuteriau agrave conduire lrsquoeacutelectriciteacute la conductiviteacute 120590

(inverse de la reacutesistiviteacute) La reacutesistiviteacute est une proprieacuteteacute intrinsegraveque du mateacuteriau ce


20

qui nrsquoest pas le cas de la reacutesistance qui deacutepend des dimensions du mateacuteriau Lrsquouniteacute

usuelle de la reacutesistiviteacute est le Ώm [35]

La conductiviteacute eacutelectrique eacuteleveacutee de ZnO (gt 5103 Ωˉ1cmˉ1) est de type n en raison

des deacutefauts intrinsegraveques des dopants (Al In Ga B F) ou en combinaison [20] Cette

grandeur caracteacuterise la capaciteacute de laquo vectorisation raquo du courant eacutelectrique par le

mateacuteriau Speacutecifiquement dans le ZnO le transport eacutelectronique est assureacute par

lrsquoagitation thermique par les trous de bande de valence et les eacutelectrons de la bande de

conduction La conductiviteacute eacutelectrique peut ecirctre deacutecrite par une loi de type Arrheacutenius

120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)

Ea repreacutesente lrsquoeacutenergie drsquoactivation

kT lrsquoagitation thermique

σ0 la conductiviteacute qui deacutepend de la mobiliteacute des porteurs du nombre de porteurs disponibles

participant au transport du courant eacutelectrique et de leur efficaciteacute agrave agir sur le courant [36]

Les mobiliteacutes des eacutelectrons dans des couches minces de ZnO rapporteacutees sont typiquement de

lordre de 20 agrave 30 cm2 VS En outre la mobiliteacute maximale obtenue dans les cristaux simples

de ZnO est de lordre de ~ 200 cm2 VS [20]

TabI6 Quelques proprieacuteteacutes eacutelectriques de ZnO [24]

Dans lrsquooxyde de zinc il existe deux types drsquoimperfection dans le reacuteseau cristallin de ZnO

responsables de la conduction de type n observeacutee dans le mateacuteriau La premiegravere imperfection

Nature de la bande interdite Directe

Largeur de la bande interdite agrave 300 K 34 plusmn 002 Ev

Type de conductiviteacute N ou P

Masse effective des eacutelectrons 028 m0

Masse effective des trous 06 m0

Densiteacute drsquoeacutetats dans BC 371 1018 cm-3

Densiteacute drsquoeacutetats dans BV 116 1019 cm-3

Reacutesistiviteacute maximale 106 Ώcm

Reacutesistiviteacute minimale 10-1 Ώ cm


21

est intrinsegraveque (atome de Zn en position interstitielle Zn et lacune drsquooxygegravene (VO)) La

deuxiegraveme imperfection est intentionnelle (dopage) [4]

a) CATIONS INTERSTITIELS

Ils sont formeacutes par lrsquoemplacement drsquoatomes de zinc dans un site interstitiel Chaque

atome de zinc interstitiel laisse deux eacutelectrons disponibles pour la conduction

b) LACUNES DrsquoOXYGENE

Ce sont les sites vacants dans le sous-reacuteseau drsquooxygegravene Une lacune drsquooxygegravene laisse

autour de lrsquoatome meacutetallique (Zn) deux eacutelectrons facilement excitables pour la conduction La

reacuteduction chimique est un moyen drsquoaugmenter la conduction du mateacuteriau en augmentant le

nombre de lacunes drsquooxygegravene Cette reacuteduction se produit lors de la fabrication de la couche

pour obtenir des films minces [32]

I925 PROPRIETES ELECTRONIQUES

On rappelle que les structures eacutelectroniques de lrsquooxygegravene et du zinc sont donneacutees par

O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2

Les eacutetats 2p de lrsquooxygegravene forment la bande de valence et les eacutetats 4s du zinc constituent

la bande de conduction du semiconducteur ZnO [37]

La figure I15 montre lrsquoallure de la structure de bande de ZnO Il existe six bandes

reacutesultantes des eacutetats 2p de lrsquooxygegravene et les plus bas des bandes de conduction ont une forte

contribution des eacutetats 4s de Zn [38]

FigI12 Structure de bande de ZnO en utilisant le pseudo potentiel de O6+ [38]


22

La structure eacutelectronique de bandes montre que le ZnO est un semiconducteur agrave gap

direct le minimum de la bande de conduction et le maximum de la bande de valence sont

situeacutes au point Γ (FigI16) La largeur de la bande interdite est de lordre de 337 eV [39]

FigI13 Structure de bande du ZnO [39]

I926 PROPRIETES MECANIQUES

ZnO est un mateacuteriau relativement doux avec une dureteacute approximative de 45 sur leacutechelle

de Mohs Ses constantes eacutelastiques sont plus petites que celles des semiconducteurs III-V

pertinents tel que GaN La capaciteacute calorifique la conductiviteacute thermique eacuteleveacutee la faible

dilatation thermique et la tempeacuterature de fusion eacuteleveacutee de ZnO sont beacuteneacutefiques pour les effets

ceacuteramiques [9]

I927 PROPRIETES THERMIQUES

Les conditions de deacutepocirct et en particulier le traitement thermique influencent

significativement les proprieacuteteacutes microstructurales eacutelectriques et optiques des couches Dans

ce cas il est important de connaicirctre les paramegravetres thermiques du mateacuteriau qui deacuteterminent

son comportement en fonction de la tempeacuterature les coefficients de dilatation la conductiviteacute

thermique et la chaleur speacutecifique du ZnO wuumlrtzite [40]

I93 APPLICATIONS DE ZnO

I931 UTILISATIONS DES POUDRES DE ZnO

Lindustrie du caoutchouc est la plus grosse consommatrice doxyde de zinc avec 57 du

marcheacute Une faible quantiteacute ajouteacutee 3 agrave 5 permet dactiver le processus de vulcanisation

Une plus grande quantiteacute 20 agrave 30 ameacuteliore la conductibiliteacute thermique la reacutesistance agrave

lusure et ralentit le vieillissement du caoutchouc [41] Lindustrie de la peinture lutilise

eacutegalement beaucoup car il permet dobtenir un grand pouvoir couvrant une meilleure


23

reacutetention de la couleur une durabiliteacute plus grande et une protection contre les rayons

ultraviolets du fait de sa capaciteacute agrave absorber ces rayonnements [42] Il entre eacutegalement dans

lindustrie des ceacuteramiques en participant agrave la fabrication du verre de la porcelaine et des

fritteacutes car il permet de diminuer le coefficient de dilatation et dameacuteliorer la stabiliteacute en

tension [43] Il peut servir aussi pour la fabrication de varistances car en preacutesence de petites

quantiteacutes doxydes meacutetalliques (bismuth praseacuteodyme) loxyde de zinc preacutesente dexcellentes

proprieacuteteacutes de non lineacuteariteacute eacutelectrique Ceci permet de lutiliser largement dans la protection de

dispositifs eacutelectroniques et notamment dans les stations eacutelectriques agrave haute tension Enfin ce

composeacute a drsquoautres atouts tels que sa non toxiciteacute et un faible coucirct drsquoutilisation [44]

I932 UTILISATIONS DE ZnO EN COUCHE MINCE

Gracircce agrave ses proprieacuteteacutes semiconductrices pieacutezo-eacutelectriques optiques et catalytiques

lrsquooxyde de zinc en couches minces a de multiples applications Il occupe une place importante

dans lindustrie eacutelectronique En raison de leurs proprieacuteteacutes pieacutezo-eacutelectriques des films de ZnO

peuvent ecirctre utiliseacutes comme deacutetecteurs meacutecaniques ou dans des dispositifs eacutelectroniques tels

que les redresseurs les filtres les reacutesonateurs pour les communications radio et dans les

traitements drsquoimage [45] Tout en conservant les applications estheacutetiques les applications

optiques des couches ont permis de deacutevelopper des capteurs de rayonnements plus efficaces

comme les couches antireflet dans les cellules solaires teinte des miroirs traitement antireflet

des objectifs drsquoappareil photo photodeacutetection affichage-eacutecrans plats applications

ophtalmiques guide optiques controcircles drsquoeacutenergie conversion drsquoeacutenergiehellip) [1]

Drsquoautres travaux indiquent que les couches minces de ZnO preacutesentent des proprieacuteteacutes

eacutelectrochromes utiles pour la fabrication des fenecirctres intelligentes qui modulent la

transmission de la lumiegravere en fonction du rayonnement incident [46]

I933 CELLULES SOLAIRES

Les cellules solaires sont des systegravemes constitueacutes de mateacuteriaux semiconducteurs qui

possegravedent la faculteacute de transformer lrsquoeacutenergie solaire en eacutenergie eacutelectrique Cette

transformation est due agrave lrsquoeffet photovoltaiumlque du mateacuteriau utiliseacute qui permet de capter

lrsquoeacutenergie des photons reccedilus pour libeacuterer des porteurs de charge de la bande de valence agrave la

bande de conduction

Actuellement la plupart des cellules solaires sont reacutealiseacutees agrave partir de silicium Dans cette

application lrsquooxyde de zinc peut servir drsquoeacutelectrode transparente sur la couche supeacuterieure


24

front contact pour permettre le passage du courant eacutelectrique agrave travers le composant tout en

laissant passer la lumiegravere [47]

Le rendement des cellules photovoltaiumlques est ameacutelioreacute par lrsquointeacutegration des couches

minces de ZnO comme semiconducteur de type n dans celles-ci afin drsquoagrandir la surface

effective de lrsquointeraction avec la lumiegravere [48]

I934 CAPTEURS DE GAZ

Les preacuteoccupations actuelles de protection de lrsquoenvironnement se focalisent sur de

nouvelles recommandations environnementales et de seacutecuriteacute et la qualiteacute de lrsquoair dans

lrsquoindustrie Avec le deacuteveloppement de lrsquoindustrie les capteurs de gaz font lrsquoobjet de travaux

de recherche depuis les anneacutees 2000 comme le montre la figure I17 [49]

Les oxydes meacutetalliques tels que SnO2 In2O3 ou ZnO sont des semiconducteurs agrave grand

gap dont la conductiviteacute deacutepend fortement de la nature du gaz Ainsi la preacutesence drsquoun gaz

reacuteducteur (CO hydrocarbures H2hellip) va entraicircner une augmentation de la conductiviteacute de

lrsquooxyde meacutetallique alors que la preacutesence drsquoun gaz oxydant se traduira par un comportement

inverse [50] Le seuil de deacutetection la reproductibiliteacute la stabiliteacute dans le temps sont

eacutetroitement lieacutes aux mateacuteriaux employeacutes qursquoil srsquoagisse de leur composition de leur

morphologie ou de leur eacutetat de surface On citera agrave titre drsquoexemple quelques reacutefeacuterences

bibliographiques relatives agrave lrsquoutilisation de couches sensibles de capteurs de gaz agrave base de

ZnO pour la deacutetection du dioxyde drsquoazote [51] ou du monoxyde de carbone [52]

FigI14 Nombre drsquoarticles sur la base de recherche Science Direct [49]


25


[1] W Belouadah et A Bradcha Eacutetude des proprieacuteteacutes des couches minces agrave base de ZnO par

eacutevaporation Meacutemoire de Master Universiteacute Mohamed Boudiaf - Msila pp6-7-8 (2018)


deacuteposeacutees par Spray Ultrasonique Meacutemoire de Magister Centre Universitaire El Oued

Institut des sciences et technologie pp7 (2010)

[3] Y Naas Proprieacuteteacutes optoeacutelectroniques de lrsquooxyde de zinc preacutepareacute chimiquement

pheacutenomegravenes drsquoadsorption et application agrave la deacutetection des gaz Thegravese de Doctorat Universiteacute

des Sciences et Technologie drsquoOran pp5-8 (2013)

[4] R Ghomri Eacutetude des proprieacuteteacutes de lrsquooxyde de zinc non dopeacute et dopeacute Thegravese de Doctorat

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CHAPITRE ΙΙ

Elaboration et techniques de

caracteacuterisation

CHAPITRE II ELABORATION ET TECHNIQUES DECARACTERISATION

31

II1 INTRODUCTION

Apregraves une preacutesentation des principales proprieacuteteacutes de lrsquooxyde de zinc et des

nombreuses applications qui en deacutecoulent nous portons notre attention sur quelques

meacutethodes (sol-gel hydrothermale) parmi les plus utiliseacutees pour obtenir ce mateacuteriau sous

forme de poudres Ensuite nous preacutesentons les eacutequipements utiliseacutes pour la caracteacuterisation

des eacutechantillons eacutelaboreacutes Nous avons utiliseacute en lrsquooccurrence la diffraction des rayons X

lrsquoUV-visible et la microscopie agrave force atomique (AFM)

ΙΙ2 LA METHODE SOL-GEL

ΙΙ21 QUrsquoEST-CE QUE LA METHODE SOL-GEL

Le processus sol-gel est connu depuis plus de 150 ans gracircce aux travaux drsquoEbelmen

qui a eacuteteacute le premier agrave deacutecrire la synthegravese de la silice agrave partir drsquoun alkoxyde de silicium [1]

La technique sol-gel (correspondant agrave lrsquoabreacuteviation de laquo solution-geacutelification raquo) est une

meacutethode ideacuteale pour fabriquer des mateacuteriaux ceacuteramiques des poudres des fibres et des

films minces et il est particuliegraverement bien adapteacute agrave la reacutealisation de revecirctements tels que

des couches minces drsquooxydes [2] Lors drsquoune synthegravese par voie sol-gel les preacutecurseurs

moleacuteculaires contenus dans la solution de deacutepart laquo le sol raquo polymeacuterisent suivant divers

meacutecanismes et forment un reacuteseau drsquooxydes laquo le gel raquo Une eacutetape de seacutechage suivie de

traitements thermiques permet drsquoeacuteliminer les composeacutes organiques pour former un oxyde

inorganique [3]

Le proceacutedeacute sol-gel se base sur la transformation en phase solide en utilisant des

preacutecurseurs en phase liquide [4] Elle permet de reacutealiser un grand nombre de mateacuteriaux

sous diverses formes comme le montre la figure ll1 [5]


32

FigIl1 Les divers mateacuteriaux deacuteriveacutes du proceacutedeacute sol-gel [5]

ΙΙ211 PRINCIPE

Le proceacutedeacute sol gel est une meacutethode dite de chimie douce qui repose sur des

meacutecanismes reacuteactionnels controcircleacutes prenant place en solution liquide et geacuteneacuteralement agrave

tempeacuterature ambiante Ces meacutecanismes sont baseacutes sur la transformation drsquoune solution

liquide (sol) en un mateacuteriau solide (un gel sec appeleacute xeacuterogel) via un processus de

polymeacuterisation inorganique Le proceacutedeacute preacutesente un potentiel eacutenorme car il peut conduire agrave

des mateacuteriaux sous des formes extrecircmement varieacutees allant des nanoparticules aux verres

massifs en passant par des films minces [6]

II212 MEacuteCANISME REacuteACTIONNEL SOL-GEL [7 8]

La reacuteaction sol-gel se fait en deux eacutetapes la synthegravese du laquo sol raquo puis la formation du

laquo gel raquo

LA SYNTHEgraveSE DU laquo SOL raquo un sol est deacutefini comme eacutetant une dispersion

stable dans un liquide de particules colloiumldales La synthegravese drsquoun laquo sol raquo se fait agrave

tempeacuterature ambiante par ajout drsquoeau dans une solution organique aciduleacutee ou

basique contenant des preacutecurseurs


33

la reacuteaction drsquohydrolyse Par la suite on peut faire eacutevoluer ce laquo sol raquo par le biais de

reacuteactions de condensation en un reacuteseau tridimensionnel agrave viscositeacute infinie appeleacute

laquo gel raquo

LA FORMATION DU laquo GEL raquo un gel est deacutefini comme un systegraveme biphaseacute

dans lequel les moleacutecules de solvant (eau alcool) sont emprisonneacutees dans un reacuteseau

solide Lorsque le liquide est lrsquoeau on parle drsquoun aquagel ou hydrogel si crsquoest de

lrsquoalcool on parle drsquoalcogel

REACTION DrsquoHYDROLYSE Pour que les alkoxydes puissent condenser a des

temperatures proches de lrsquoambiante lrsquohydrolyse des groupements ndashOR doit deacutebuter

le processus reacuteactionnel Cette eacutetape est neacutecessaire pour donner naissance au

groupement ndashOH [9]

La reacuteaction drsquohydrolyse est donneacutee par la transformation suivante [10]

-M-OR + H2O rarr -M-OH +R-OH (II1)

FigII2 Processus drsquohydrolyse [11]

REACTION DE CONDENSATION

Les groupements ndashOH generes au cours de lrsquohydrolyse (partielle ou totale) sont de

bons nucleacuteophiles ils vont lier entres eux par une reacuteaction de condensation cette reacuteaction

produit alors de lrsquoeau ou de lrsquoalcool et entraicircnera la creacuteation des ponts M-O-M [9]

La reacuteaction drsquohomo-condensation est donneacutee par la transformation suivante [12]

-M-OH + -M-OH rarr -M-O-M- + H2O (II2)

La reacuteaction drsquoheacuteteacutero-condensation est donneacutee par la transformation suivante [12]

-M-OH + - M-OR rarr -M-O-M- + R-OH (II3)

FigII3 Processus de condensation [11]


34

LA TRANSITION SOL-GEL

Au cours de la polymeacuterisation il y a creacuteation drsquoamas polymeacuteriques dont la taille croit

avec le temps lorsque lrsquoun de ces amas atteint une dimension infinie cest-agrave-dire la taille du

reacutecipient la viscositeacute devient eacutegalement infinie crsquoest le point de transition sol gel Ce point

est illustreacute sur la figure II4

A partir de ce point lrsquoamas continue agrave eacutevoluer en incorporant les groupements

polymeacuteriques plus petit Une fois que toutes les liaisons ont eacuteteacute utiliseacutees le gel est formeacute

[13]

FigII4 Evolution de la viscositeacute de la solution et de la constante eacutelastique du gel [13]

II213 TRAITEMENT THERMIQUE

Lorsque lrsquoeacutelaboration de la solution est complegravete il est possible de preacuteparer le

mateacuteriau souhaiteacute sous diffeacuterentes formes qursquoelles soient massives en couches minces ou

en poudre Pour de nombreuses application les gels doivent ecirctre seacutecheacutes crsquoest-agrave-dire subir agrave

une opeacuteration drsquoeacutevacuation du solvant

SEacuteCHAGE DU GEL une fois geacutelifieacute le mateacuteriau subit un seacutechage ducirc aux forces

capillaires dans les pores et ce seacutechage entraine un reacutetreacutecissement de volume Le

proceacutedeacute de seacutechage permet lrsquoobtention du mateacuteriau sol-gel cela neacutecessite que


35

lrsquoalcool ou lrsquoeau puisse srsquoeacutechapper en mecircme temps que le gel se solidifie [12] Le

proceacutedeacute drsquoeacutevaporation se produit gracircce aux trous et aux canaux existants dans le

mateacuteriau sol-gel poreux

RECUIT le traitement thermique du recuit est seacutepareacute de la phase de seacutechage

cette phase est primordiale dans la formation du mateacuteriau Le recuit a deux

fonctions principales lrsquoeacutelimination des espegraveces organiques preacutesentes dans la

solution de deacutepart et la densification du mateacuteriau Les recuits sont geacuteneacuteralement

reacutealiseacutes aux tempeacuteratures comprises entre 300 et 700 [14]

ΙΙ22 LES AVANTAGES DU PROCEDE SOL-GEL

Le proceacutedeacute sol-gel est souvent preacutefeacutereacute aux autres voies traditionnelles pour ses

avantages agrave savoir

Faible coucirct eacutenergeacutetique les gels secs peuvent ecirctre obtenus agrave basse tempeacuterature

Mise en oeuvre simplifieacutee la viscositeacute des sols et des gels permet drsquoeacutelaborer

directement les mateacuteriaux sous les formes les plus varieacutees couches minces

fibres poudres fines et mateacuteriaux massifs

Des mateacuteriaux sur mesure le controcircle des reacuteactions de condensation en

utilisant des complexants des surfactants ou des dispersants permet drsquoorienter

la polymeacuterisation et drsquooptimiser les caracteacuteristiques du mateacuteriau en fonction de

lrsquoapplication envisageacutee

Grande pureteacute et homogeacuteneacuteiteacute du mateacuteriau [15]

Cette technique preacutesentent certains inconveacutenients tels que

Un coucirct des preacutecurseurs alcoxydes eacuteleveacute

Une maicirctrise deacutelicate du proceacutedeacute et temps de processus longs

Une manipulation drsquoune quantiteacute importante de solvants

L`inconveacutenient majeur est la faible eacutepaisseur des couches ainsi on doit effectuer

plusieurs eacutetapes de deacutepocirct et de seacutechage afin drsquoobtenir une eacutepaisseur de plusieurs

centaines de nanomegravetres [16]

ΙΙ3 LA METHODE HYDROTHERMALE

Les eacutetudes sur la synthegravese hydrothermale de ZnO se sont doubleacutees cette derniegravere

deacutecennie La majoriteacute des articles portent sur lrsquoinfluence des conditions de synthegravese (le pH

la tempeacuterature la nature des preacutecurseurs) sur la morphologie et la taille des particules Du

ZnO sous forme de couches minces et de nano poudres est obtenu par cette meacutethode [17]


36

Le terme hydrothermal est drsquoorigine purement geacuteologiqueil a eacuteteacute utiliseacute pour la

premiegravere fois par le geacuteologue anglais Sir Roderick Murchinson (1792-1871) afin de

deacutecrire lrsquoaction de lrsquoeau sur la croute terrestre dans des conditions de hautes tempeacuterature et

pression [18]

Depuis le deacutebut du XXlegraveme siegravecle la technologie hydrothermale a offert de nouvelles

perspective (FigII5) reliant ainsi les technologies importantes telles que la geacuteo

technologie la biotechnologie la nanotechnologie et la technologie des mateacuteriaux avanceacutes

Donc il est clair que le processus hydrothermal est un sujet interdisciplinaire et la

technique est utiliseacutee par les physiciens chimistes ceacuteramistes hydro meacutetallurgistes

ingeacutenieurs biologistes geacuteologues et en geacuteneacuteral en sciences des mateacuteriaux [18]

FigΙΙ5 La technologie hydrothermale dans le XXlegraveme siegravecle [18]

ΙΙ31 DESCRIPTION

La synthegravese hydrothermale est une meacutethode non coucircteuse et tregraves simple agrave reacutealiser elle

est deacutefinit comme eacutetant une reacuteaction heacuteteacuterogegravene dans un systegraveme fermeacute laquo un autoclave raquo

En preacutesence des preacutecurseurs solides tels que les chlorures et les nitrates et drsquoun solvant tel

que lrsquoeau distilleacutee solution aqueuse de la soude ou drsquoacide aceacutetique hellipetc [19]

La synthegravese hydrothermale est un processus de cristallisation des substances en

solution aqueuse agrave haute pression et tempeacuterature eacuteleveacutee cette meacutethode peut ecirctre consideacutereacutee

comme une meacutethode de synthegravese des monocristaux [20]


37

ΙΙ32 PRINCIPE

Lrsquoajustement pression-tempeacuterature conduit agrave diffeacuterents processus de croissance des

mateacuteriaux (FigII6) dont le processus hydrothermal qui consiste agrave chauffer des reacuteactifs en

preacutesence drsquoeau dans un reacutecipient clos appeleacute autoclave Pendant le chauffage la pression

augmente et lrsquoeau surchauffeacutee reste liquide au-dessus de point drsquoeacutebullition et la pression

deacutepasse la pression atmospheacuterique Lrsquoutilisation de lrsquoeau comme solvant nous permet de

reacuteduire la quantiteacute des solvants organiques et des substances dangereuses Les basses

tempeacuteratures sont un autre avantage de cette meacutethode puisqursquoelle consomme moins

drsquoeacutenergie Compareacutee agrave la meacutethode de deacutepocirct par eacutevaporation thermique (CVD) cette

meacutethode est simple non polluante et eacuteconomique en eacutenergie Pour tous ces avantages la

meacutethode hydrothermale a eacuteteacute choisie pour reacutealiser les deacutepocircts de ZnO sur diffeacuterents

substrats et la synthegravese des nano poudres de ZnO [17]

FigΙΙ6 Diagramme pression-tempeacuterature des diffeacuterents processus de croissance des

mateacuteriaux [18]

ΙΙ33 LES AVANTAGES DU PROCESSUS HYDROTHERMAL

La meacutethode hydrothermale preacutesente potentiellement plusieurs avantages

La faible tempeacuterature de deacutepocirct

Le taux de deacutepocirct relativement eacuteleveacute

La possibiliteacute deffectuer un deacutepocirct sur un substrat non plan quel que soit sa

geacuteomeacutetrie [21]


38

Elle peut ecirctre utiliseacutee pour obtenir des produits tregraves homogegravenes tels que des

poudres fines

Grande pureteacute bonne qualiteacute cristalline avec une stœchiomeacutetrie et une

morphologie controcircleacutees

Peut des deacutefauts et une faible distribution en taille de particules

La reproductibiliteacute est excellente

La reacuteactiviteacute est grande avec un frittage faciliteacute

Elle permet lrsquoobtention drsquoune grande varieacuteteacute de compositions chimiques ainsi que des

structures micromeacutetriques et nanomeacutetriques avec une faible distribution de tailles et la

reacuteaction de poudre compactes fritteacutees [18]

II34MEacuteCANISME DE CROISSANCE PAR LA MEacuteTHODE HYDROTHERMALE

Le meacutecanisme de croissance par cette meacutethode fait appel agrave plusieurs reacuteactions

chimiques en solution (reacuteactions homogegravenes) ainsi que les interactions entre les espegraveces

preacutesentes dans la solution et le substrat (reacuteactions heacuteteacuterogegravenes) Ces derniegraveres sont

controcircleacutees essentiellement par la tempeacuterature et le temps de deacuteposition

La synthegravese hydrothermale de ZnO consiste agrave chauffer un preacutecurseur drsquooxyde de zinc

tels que les nitrate Zn(NO3)2 les aceacutetates Zn (CH3COO)2 les sulfates Zn (SO4)2 et les

chlorures Zn(Cl)2 agrave des basses tempeacuteratures en preacutesence drsquoune base (NaOH KOH et

NH4OH)

La premiegravere eacutetape correspond agrave une dissolution preacutealable du preacutecurseur dans lrsquoeau en

preacutesence drsquoune base

La deuxiegraveme eacutetape est une reacuteaction chimique entre les espegraveces preacutesentes en solution

pour former le preacutecipiteacute drsquohydroxyde meacutetallique

Zn2+ + 2OH- rarr Zn(OH2) (s) (II4)

La derniegravere eacutetape consiste agrave transformer les particules drsquohydroxyde de zinc en oxyde

de zinc

Zn(OH)2 (s) rarr ZnO(s) +H2O (II5)

La morphologie et la taille des nanoparticules sont influenceacutees par de nombreux

paramegravetres expeacuterimentaux ainsi que les traitements thermiques utiliseacutes (FigII7) Drsquoautres

paramegravetres peuvent eacutegalement influer comme la concentration en sel meacutetallique le pH le

temps la tempeacuterature et lrsquoajout de surfactant [17]


39

FigII7 Diffeacuterences observeacutees dans le traitement des particules par vois

hydrothermale et les techniques conventionnelles [18]

II35 CINETIQUES DES REACTIONS HYDROTHERMALES

La connaissance des donneacutees cineacutetiques des reacuteactions mises en jeu est indispensable

pour dimensionner des installations de traitement hydrothermal des moleacutecules aqueux En

particulier ces donneacutees se trouvent agrave la base du deacuteveloppement des outils de simulation A

ce jour la deacutetermination des paramegravetres cineacutetiques ne peut se faire qursquoexpeacuterimentalement

[21]

II36 VITESSE DES REACTIONS HYDROTHERMALES

La vitesse drsquoune reacuteaction chimique est une fonction drsquoeacutetat qui srsquoexprime en fonction

de la composition locale et instantaneacutee du meacutelange reacuteactionnel et des variables drsquoeacutetat

physiques (tempeacuterature et pression) En theacuteorie la deacutetermination des vitesses reacuteaction

passe par la connaissance deacutetailleacutee du meacutecanisme de cette reacuteaction [21]

ΙΙ4 PARTIE EXPERIMENTALE

ΙΙ41 NANOPOUDRES DE ZnO COMMERCIAL

Lrsquoeacutelaboration des nanopoudres par la meacutethode sol-gel exige la formation drsquoun gel

transparent et ceci nrsquoest obtenu que pour certaines conditions

Les principales proprieacuteteacutes de lrsquooxyde zinc sont les suivantes

Apparence (FigII8) solide cristalline blanc agrave odeur drsquoacide aceacutetique


40

La formule moleacuteculaire ZnO

Etat physique solide (Poudre)

Masse moleacuteculaire 8138 (gmole)

Densiteacute 16 g mole agrave 20 degC

Point de fusion 240degC

Lrsquoeacutenergie de dissociation ∆H=01Kj mol

FigII8 ZnO commercial

ΙΙ42 PREPARATION DES SOLUTIONS PAR LA METHODE SOL-GEL ET

HYDROTHERMALE

Dans cette eacutetude on a adopteacute deux meacutethodes diffeacuterentes simple et rapide agrave preacuteparer

pour la synthegravese drsquoun oxyde semiconducteur tregraves actif actuellement crsquoest lrsquooxyde de Zinc

(ZnO)



Pour preacuteparer les solution drsquooxyde de zinc (ZnO) par voie sol-gel on utilise lrsquoaceacutetate

de zinc [Zn(C2H3O2)2H2O] (pureteacute 9999) comme source de zinc de masse

m = 07232 g et 12 ml drsquoacide aceacutetique dilueacute dans lrsquoeau distilleacute avec 14 ml

drsquoeacutethanolamine comme un stabilisateur Lrsquoeacutethanol absolu [C2H5OH] est utiliseacute comme

solvant de maniegravere agrave obtenir des solutions de 50ml Ensuite la solution est soumise agrave

lrsquoagitation thermique agrave la tempeacuterature de 70Cdeg Lrsquoagitation dure 1h 60 min puis on laisse

les solutions pendant un temps neacutecessaire agrave la stabilisation La solution obtenue est ensuite

seacutecheacutee dans un four tubulaire afin drsquoeacutevaporer toute sorte de contamination qui reste dans

la solution Enfin la poudre obtenue est soumis agrave un recuit agrave 500degC pendant 2h


41

La deuxiegraveme meacutethode est celle deacutedieacutee au processus hydrothermal dans un autoclave

on a ajouteacute de lrsquoaceacutetate de zinc [Zn(C2H3O2)2H2O] (pureteacute 9999) avec une masse de

m = 07232 g (on a gardeacute la mecircme masse preacuteceacutedente) et agrave lrsquoaide drsquoune pipette on ajoute

leacutegegraverement quelques gouttes de NaOH (dilueacute dans lrsquoeau distilleacute) afin drsquoeacuteviter la formation

de grumeaux au cours de lrsquoagitation La tempeacuterature de lrsquoautoclave a eacuteteacute fixeacutee agrave 200degC

dans un four agrave moufle

Lrsquoorganigramme suivant (FigII9) repreacutesente les diffeacuterentes eacutetapes de la synthegravese de

ZnO

FigII9 Etapes de la synthegravese de ZnO

ΙΙ5 SPECTROSCOPIE UV-VIS

ΙΙ51 DESCRIPTION

La spectroscopie UV-visible est une technique tregraves inteacuteressante qui permet gracircce agrave la

loi de Beer-Lambert la deacutetermination de la concentration drsquoun eacutechantillon puisqursquoelle est

proportionnelle agrave lrsquoabsorbance en mettant en jeu des photons de longueurs drsquoondes

comprises entre 200 et 800nm [22]

La spectrophotomeacutetrie UV-visible constitue une technique de choix pour lrsquoanalyse

qualitative et surtout quantitative drsquoun grand nombre drsquoespegraveces (couche mince et poudre)

Cette technique nous renseigne sur les proprieacuteteacutes optiques de lrsquoeacutechantillon agrave analyser

comme la transmission et lrsquoabsorption de la lumiegravere Les domaines de longueurs drsquoonde

consideacutereacutes sont pour la radiation ultraviolette (UV) compris entre 200 et 400 nm et entre

400 et 800 nm pour la radiation du visible (Vis) [23]

Seacutechage agrave 200 degC

Calcination agrave 500 degC pendant 2h Calcination agrave 500 degC pendant 2h

Aceacutetate de Zinc (Zn(C2H3O2)2H2O)

Acide citrique + MEAAgitation + Acide aceacutetique + 05M

NaOH

Synthegravese de nanopudres de ZnO

Sol-Gel (bicheacutere) Hydrothermale (autoclave)


42

ΙΙ52 DISPOSITIF EXPERIMENTAL

Les domaines de la spectroscopie sont geacuteneacuteralement distingueacutes selon lintervalle de

longueur donde dans lequel les mesures sont reacutealiseacutees Dans notre travail le spectre de

transmittance des diverses eacutechantillons sont reacutealises agrave tempeacuterature ambiante agrave lrsquoaide drsquoun

spectrophotomeacutetre UV-visible de type JASCO V-750 dont la gamme spectrale srsquoeacutetend de

la longueur drsquoonde λ = 190 agrave 900 nm (fig II10) [24]

FigII10 Preacutesentation du spectrophotomegravetre UV-Visible (Laboratoire composants

actifs et mateacuteriaux Universiteacute Oum El Bouaghi) [24]

ΙΙ53 PRINCIPE

Le principe de cette technique de caracteacuterisation est repreacutesenteacute sur la figure ll11 Il

consiste agrave mesurer lrsquointensiteacute (i) transmise agrave travers la couche mince pour toute une gamme

de longueur drsquoonde (190 nm ndash 900 nm) Plusieurs lampes spectrales eacutemettant dans lrsquoUV le

visible proche de lrsquoinfrarouge IR sont placeacutees successivement agrave lrsquoentreacutee drsquoun

monochromateur dont le but est de seacutelectionner une longueur drsquoonde la sortie du

monochromateur lrsquoeacutechantillon est eacuteclaireacute par cette longueur drsquoonde et i () est mesureacute

apregraves lrsquoeacutechantillon [25]

Le spectrophotomegravetre consiste en une source constitueacutee de deux lampes qui

permettent drsquoavoir un continuum drsquoeacutemission sur toute la gamme de longueur drsquoonde UV-

vis il se compose de

Une lampe au deuteacuterium qui eacutemet des longueurs drsquoondes de 180 agrave 400 nm

(ultraviolet)

Une lampe au tungstegravene qui permet de seacutelectionner des ondes de 400 agrave 800 nm

(visible)


43

Un monochromateur qui permet de seacutelectionner les longueurs drsquoondes et donc de

faire un balayage de la gamme en le deacuteplaccedilant [26]

FigII11 Principe de fonctionnement de lrsquoUV-visible [23]

ΙΙ54 LOI DABSORPTION DU RAYONNEMENT (LOI DE BEER-LAMBERT)

Lanalyse quantitative est possible en consideacuterant les intensiteacutes des bandes

dabsorption Lrsquoabsorption de la lumiegravere par leacutechantillon agrave une freacutequence deacutetermineacutee est

en effet relieacutee agrave la concentration du produit dans une solution par la relation ll6 [27]

A = ξCL = - log T=log (IoI) (ll6)

Avec

A Absorbance

C Concentration molaire

ξ Coefficient drsquoabsorption molaire

L Epaisseur de la cuve

T Transmittance

I0 Radiation incidente

I Radiation transmise


44

FigII12 Scheacutema repreacutesentant lrsquointensiteacute des diffeacuterents rayonnements (incident

absorbeacute et transmis) [28]

ΙΙ55 DETERMINATION DES COEFFICIENTS DrsquoABSORPTION ET

DrsquoEXTINCTION

A partir des valeurs des coefficients de transmission de lrsquoeacutechantillon on peut deacuteduire

le coefficient drsquoabsorption ʻα ʻ et le coefficient drsquoextinction ʻ k ʼ du mateacuteriau qui la

constitue en utilisant les deux relations ll7 et ll8 [25]

119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave

d lrsquoeacutepaisseur de la cuve (1 cm)

T la transmittance du film

la longueur drsquoonde (nm)

II6 LA DIFFRACTION DES RAYONS X

II61 DESCRIPTION

La caracteacuterisation par diffraction des rayons X est une eacutetape cruciale pour deacuteterminer

la pureteacute et la cristalliniteacute des mateacuteriaux apregraves synthegravese et densification [29]

La diffraction de rayons X (DRX) est une technique drsquoanalyse structurale non

destructive Elle permet drsquoobtenir de nombreuses informations sur lrsquoeacutechantillon cristalliseacute

ou non elle permet de deacuteceler la preacutesence de phases [30]


45

Elle srsquoapplique agrave des milieux cristallins posseacutedant un arrangement peacuteriodique ordonneacute

[23] comme elle peut ecirctre utiliseacutee pour caracteacuteriser le degreacute drsquoorganisation et les phases

preacutesentes dans le mateacuteriau en couches minces en massifs ou en poudre

La DRX est le moyen le plus simple et le plus rapide permettant lidentification des

phases cristalliseacutees preacutesentes par comparaison avec des bases de donneacutees de plus de 69500

composeacutes reacutepertorieacutes (JCPDS) Aussi elle permet de deacuteterminer plusieurs paramegravetres

structuraux tels que les paramegravetres de maille les positions cristallographiques des atomes

et lrsquoorientation des cristallites constituant le mateacuteriau [31] ainsi que la taille des grains

(inversement proportionnelle agrave la largueur agrave mi-hauteur des raies de diffraction) et la forme

drsquoune nanoparticule [2330]

Lrsquoanalyse se fait gracircce au spectre DRX (FigII13) obtenu apregraves diffraction des plans

de lrsquoeacutechantillon exposeacute reacutepondant agrave la loi de diffraction de Bragg

FigII13 Spectre de diffraction des rayons-X (DRX) drsquoune couche mince de ZnO [31]

II62 PRINCIPE

Les rayons X sont un type de rayonnement eacutelectromagneacutetique avec 1Aring (10-10 m)

comme longueur donde apparaissant dans la reacutegion entre les rayons gamma et les rayons

ultraviolets ce qui est comparable agrave la taille dun atome [32]

Lorsque les rayons X interagissent avec une substance cristalline (phase) on obtient

un diagramme de diffraction [33] Pour comprendre le principe de base de la diffraction

des rayons X nous devons introduire le reacuteseau cristallin dans un cristal les atomes ne se


46

reacutepartissent pas au hasard mais dans une tridimensionnaliteacute reacuteguliegravere que lrsquoon qualifie de

reacuteseaux cristallins Ces treillis forment une seacuterie de plans parallegraveles avec une distance

despacement d Habituellement les atomes sont distribueacutes dans un certain nombre de

directions dans nimporte quel cristal de sorte que de nombreux plans puissent diffracter

(FigII14) [34]

FigII14 Reacuteflexion des rayons X agrave partir de deux plans datomes dans un solide [34]

La figure II15 illustre la reacuteflexion des rayons X agrave partir de deux plans drsquoatomes dans

un solide cristallin Lorsquun faisceau de rayons X monochromatique avec une longueur

donde λ est projeteacutee sur un reacuteseau cristallin agrave un angle θ la diffraction ne se produit que

lorsque la distance parcourue par les rayons reacutefleacutechis par plans successifs diffegravere dun

nombre entier n de longueurs donde ce qui conduit agrave la ceacutelegravebre loi de Bragg

nλ = 2dsin (θ) (II-10)

ougrave n est un entier 1 2 3 (Geacuteneacuteralement eacutegal agrave 1)

λ est la longueur donde en angstroumlms (154 Aring pour le cuivre)

d est lespacement interatomique en angstroumlms

θ est langle de diffraction en degreacutes

En faisant varier langle θ les conditions imposeacutees par la loi de Bragg sont satisfaites

avec un espacement d speacutecifique Les pics de rayonnement diffracteacutes produisent un motif

qui est caracteacuteristique de leacutechantillon Ceci peut conduire agrave une richesse dinformations

structurelles et physiques sur le mateacuteriau


47

La DRX a eacuteteacute utiliseacutee dans deux domaines principaux agrave savoir lrsquoidentification des

mateacuteriaux cristallins et la deacutetermination de leur structure Rappelons qursquoenviron 95 de

tous les mateacuteriaux solides peuvent ecirctre consideacutereacutes comme cristallins Chaque solide

cristallin a son motif de diffraction des rayons X caracteacuteristique unique qui peut ecirctre

utiliseacute comme empreinte digitale pour son identification Aujourdhui environ 50 000

mateacuteriaux inorganiques et 25 000 composants organiques en plus des phases cristallines

ont eacuteteacute collecteacutes et consideacutereacutes comme standards Dautre part une fois que le mateacuteriau a eacuteteacute

identifieacute la DRX peut ecirctre utiliseacutee pour deacuteterminer sa structure cest-agrave-dire comment les

atomes se rassemblent agrave leacutetat cristallin et quelles sont la distance et langle interatomiques

etc Il est indeacuteniable aujourdrsquohui de voir en cet outil le moyen primordial et tregraves puissant

pour la caracteacuterisation structurale en chimie du solide et en science des mateacuteriaux [35]

II63 ANALYSE DES SPECTRES DE DIFFRACTION DES RAYONS X

ΙΙ631 IDENTIFICATION DE LA COMPOSITION ET LA STRUCTURE DU

MATEacuteRIAU

Lidentification des phases cristallines par diffraction des rayons X est rendue possible

gracircce agrave la peacuteriodiciteacute de larrangement atomique (structure) des cristaux qui sont uniques

drsquoune phase agrave lrsquoautre Ces peacuteriodiciteacutes sont dues agrave un empilement de plans identiques dans

un cristal et sont deacutecrites par des longueurs correspondantes aux distances entre les plans

drsquoempilement [36]

ΙΙ632 DEacuteTERMINATION DES DISTANCES INTER-REacuteTICULAIRES ET DES

PARAMEgraveTRES DE MAILLE

Les distances inter-reacuteticulaires des diffeacuterentes familles de plan dhkl sont calculeacutees au

moyen de la relation (II10) de Bragg nλ = 2dsin (θ)

Lrsquoeffet des contraintes se traduit sur les diffractogrammes par un deacuteplacement des

pics de diffraction La comparaison entre les fiches JCPDS et lrsquoenregistrement

expeacuterimental des

spectres permet de deacuteterminer les paramegravetres de mailles En effet agrave chaque angle de

diffraction correspond des plans atomiques (h k l) de distance inter-reacuteticulaire (d) donneacutee

par la formule de Bragg Dans le cas du composeacute ZnO de structure hexagonale la distance

dhkl qui correspond aux indices h k et l est relieacutee aux paramegravetres de la maille par la

formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)

La comparaison de la valeur obtenue pour les paramegravetres a et c avec les valeurs

theacuteoriques (a0 = 3249 Aring et c0 = 5206 Aring dans la fiche JCPDS No 5-664) donne des

informations sur lrsquoeacutetat de contraintes dans la couche consideacutereacutee [38]

ΙΙ633 DETERMINATION DE LA TAILLE DES CRISTALLITES

La taille des cristallites des diffeacuterents eacutechantillons a eacuteteacute deacuteduite en premier lieu agrave partir

des spectres de diffraction des rayons X en utilisant la relation de Scherrer (eacutequation II12)

[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave

D est la taille des cristallites

λ est la longueur donde du faisceau des rayons X

θ est langle de diffraction

est la largeur agrave mi-hauteur (FigII15) [40]

FigΙΙ15 Illustration montrant la deacutetermination de la largeur agrave mi-hauteur agrave partir

du pic de diffraction des rayons X [40]

II64 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU DIFFRACTOMETRE


49

Comme tous les appareils utilisant les rayonnements corpusculaires ou photoniques

[41] un diffractomegravetre est composeacute de quatre grand eacuteleacutements

Source elle est constitueacutee drsquoun tube agrave anticathode de cuivre standard preacutesentant

un foyer ponctuel La puissance du tube est de 22 kW Il y a possibiliteacute de passage

en foyer lineacuteaire verticale

Goniomegravetre lrsquoeacutechantillon ajustable dans les trois directions de lrsquoespace est poseacute

verticalement sur une surface plane solidaire drsquoune platine disposant de

mouvements de rotation de vitesse motoriseacutee autour des axes ω 2θ et φ et χ

Monochromateur Le but de cet eacuteleacutement est de faire une seacutelection seacutelective drsquoun

faisceau polychromatique par un monocristal Donc agrave partir drsquoun rayon

polychromatique en entreacutee du monochromateurnous avons en sortie de celui-ci des

rayons mono-chromatiques

Deacutetecteur le deacutetecteur est constitueacute drsquoun compteur agrave scintillation disposeacute

symeacutetriquement agrave la source X par rapport agrave lrsquoeacutechantillon (FigΙΙ16 et II17)

Les diffractogrammes ont eacuteteacute enregistreacutes en geacuteomeacutetrie θ minus 2θ pour un domaine angulaire

de 20 agrave 90deg La photo du diffractomegravetre utiliseacute et la configuration spatiale de ses diffeacuterents

eacuteleacutements constitutifs sont repreacutesenteacutes respectivement sur les figures ΙΙ16 et II17)

Le principe du diffractomegravetre en geacuteomeacutetrie θ minus 2θ est de fixer la source de rayons X et

de faire tourner le compteur drsquoun angle 2θ lorsque le goniomegravetre qui porte lrsquoeacutechantillon

tourne drsquoun angle θ Un balayage des angles θ est alors effectueacute Lorsqursquoun angle

correspondant agrave une famille de plans (h k l) dans les conditions de Bragg est atteint le

deacutetecteur enregistre une augmentation de lrsquointensiteacute diffracteacutee et la position des pics sur un

diagramme de lrsquointensiteacute diffracteacutee en fonction de lrsquoangle drsquoincidence θ caracteacuteristique du

reacuteseau cristallin [30]


50

FigII16 Dispositif de diffraction des rayons X [30]

FigII17 Scheacutema de principe du montage dun diffractomegravetre de RX [42]

ΙΙ7 LE MICROSCOPE A FORCE ATOMIQUE

ΙΙ71 DESCRIPTION

Agrave ce jour le microscope agrave force atomique AFM (Atomic Force Microscope) est

devenu lun des outils les plus puissants pour la caracteacuterisation morphologique des

mateacuteriaux agrave leacutechelle nanomeacutetrique [43]

Binnig Quate et Gerber ont inventeacute le premier eacutequipement AFM en 1986 qui est un type

de microscope agrave sonde agrave balayage agrave tregraves haute reacutesolution donnant des images pour

quelques fractions de nanomegravetre La surface imageacutee est le reacutesultat drsquoun balayage avec une

sonde meacutecanique [35]

La microscopie agrave force atomique est tregraves adapteacutee agrave la caracteacuterisation de la surface des


51

mateacuteriaux cette technique permet drsquoobtenir une information quantitative des morphologies

locales et sous certaines conditions de deacuteterminer la taille des grains [44]

ΙΙ72 PRINCIPE

LrsquoAFM [4345] permet danalyser une surface point par point gracircce agrave un balayage par

une sonde Cette derniegravere est constitueacutee drsquoune pointe tregraves fine positionneacutee agrave lextreacutemiteacute

dun micro-levier flexible Ce type de microscopie fonctionne en mesurant linteraction

attractive ou reacutepulsive entre les atomes constituant la pointe nanomeacutetrique et les atomes

surfaciques dun eacutechantillon (pastille) Quand la pointe est agrave proximiteacute drsquoune surface les

forces drsquointeractions entre la pointe et lrsquoeacutechantillon entraicircnent une deacuteviation du levier qui

suit la loi de Hooke

Lanalyse de la deacuteviation du levier agrave lrsquoaide drsquoun laser permet agrave la fois de deacuteterminer le

parcours exact de la pointe et de mesurer les forces drsquointeraction entre cette derniegravere et

lrsquoeacutechantillon (FigII18)

FigII18 Scheacutema fonctionnel du microscope agrave force atomique [45]

Plusieurs meacutethodes permettent drsquoanalyser la deacuteviation du levier balayant lrsquoeacutechantillon

Typiquement la deacuteviation est mesureacutee agrave lrsquoaide drsquoun rayon laser qui se reacutefleacutechit sur la

surface du levier et qui est ensuite deacutetecteacute par une photodiode circulaire diviseacutee en

quadrants qui traduit le signal lumineux en tension eacutelectrique

Si le levier srsquoinfleacutechit agrave cause des forces dinteractions le faisceau laser est deacutevieacute et la

position deacutetecteacutee par les photodiodes varie Quand le faisceau nest pas deacutevieacute il frappe au

centre du deacutetecteur et illumine les 4 photodiodes de maniegravere eacutegale Si le faisceau laser est

deacutevieacute certaines photodiodes recevront plus de lumiegravere que drsquoautres il apparaicirct alors une


52

diffeacuterence de tension directement lieacutee aux forces drsquointeraction et agrave la hauteur de


FigII19 Mesure de la deacuteviation du levier par un laser

ΙΙ73 LES AVANTAGES

LAFM preacutesente plusieurs avantages [43 45]

Elle fournit un veacuteritable profil de surface tridimensionnel

Les eacutechantillons peuvent ecirctre mesureacute directement par AFM sans aucune preacuteparation

ni preacute-traitement

La plupart des modes AFM peuvent parfaitement fonctionner sous air ambiant ou

mecircme dans un environnement liquide ce qui permet drsquoeacutetudier des macromoleacutecules

biologiques et mecircme les organismes vivants

LAFM a eacuteteacute conccedilue pour donner une veacuteritable reacutesolution atomique dans le vide

ultra-eacuteleveacute ce qui signifie quelle peut fournir une reacutesolution plus eacuteleveacutee

II8 LES MESURES PAR EFFET HALL

Cette meacutethode permet de mesurer directement la concentration des porteurs de charge

(119873119867) et la mobiliteacute

Le principe physique de base sur lequel repose lrsquoeffet Hall est la force de Lorentz

Quand un eacutelectron se deacuteplace sous lrsquoeffet drsquoun champ eacutelectrique dans une direction

perpendiculaire agrave un champ magneacutetique appliqueacute il subit une force perpendiculaire au

plan formeacute par sa trajectoire et Pour un semiconducteur de type n les porteurs de

charge sont principalement des eacutelectrons qui ont une densiteacute 119873119867

Prenons un semi-conducteur de forme rectangulaire comme illustreacute sur la figure II21 un

courant 119868119909 circule le long de lrsquoaxe x de droite agrave gauche en la preacutesence drsquoun champ


53

magneacutetique orienteacute selon la direction z Les eacutelectrons subissant la force de Lorentz

srsquoeacutecartent de la ligne de courant selon la direction y Cette deacuterive des eacutelectrons provoque

un excegraves de charges sur le cocircteacute de lrsquoeacutechantillon induisant une chute de potentiel entre les

deux cocircteacutes de lrsquoeacutechantillon Cette chute de potentiel est appeleacutee la tension de Hall (119881119867) et

son amplitude est donneacutee par lrsquoeacutequation II13 [46]

119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)

e charge de lrsquoeacutelectron

d eacutepaisseur de pastille

La constant de Hall srsquoeacutecrit alors (eacutequation II14)

119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)

FigII20 Scheacutema du principe de lrsquoeffet Hall [47]

En mesurant 119933119919 et en connaissant les valeurs de 119920119935 et 119913119937 on peut deacuteterminer 119925119919

Ensuite connaissant 120646 (reacutesistiviteacute du mateacuteriau) on peut deacuteduire μ119867 (la mobiliteacute des

porteurs) agrave lrsquoaide de lrsquoeacutequation II15

120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)

En appliquant un champ magneacutetique perpendiculairement agrave lrsquoeacutechantillon (pastille) on

peut mesurer la tension de Hall (119881119867 ) aux bornes de deux contacts diagonalement opposeacutes

(FigII21)


54

FigII21 Technique des quatre pointes

La variation de 119933119919 avec B (∆119881119867= f(B)) donne la figure II22 lrsquoexploitation de la pente

permet drsquoobtenir la densiteacute des porteurs de charges 119873119867

Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)

FigII22 Graphe obtenu par la technique des quatre pointes

La pente est donneacutee par 119929119919120783

119941 est la densiteacute des porteurs de charges par (eacutequation II18)

119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)

On peut aussi connaicirctre le type de semiconducteur (n ou p) par le signe du produit B119929119919

ougrave

Si B119929119919 lt 0 le semiconducteur est de type n

I I

A

E

G

Geacuteneacuterateur de tension

Pour mesurer le

courant eacutelectrique I

Pour mesurer VH


55

Si B119929119919 gt 0 le semiconducteur est de type p

Lrsquoappareil permettant les mesures de lrsquoeffet Hall est repreacutesenteacute sur lrsquoimage suivante

FigII23 Appareil pour les mesures de lrsquoeffet Hall de type HMS-3000


56


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couches minces agrave base de CIGS Meacutemoire de Magister Universiteacute Ferhat Abbas Seacutetif

pp46 (2012)

CHAPITRE III

RESULTATS ET Discussions


61

III1 INTRODUCTION

Dans ce chapitre nous preacutesentons les reacutesultats essentiels obtenus par notre eacutetude

concernant la synthegravese des nanopoudres drsquooxyde de zinc (ZnO) par deux meacutethodes

chimiques diffeacuterentes hydrothermale et sol-gel Nous avons preacutesenteacute lrsquooxyde de zinc

commercialiseacute comme reacutefeacuterence afin de comparer les performances de ce dernier avec

celle syntheacutetiseacutees

Les analyses des poudres ont eacuteteacute reacutealiseacutees par diffraction de rayons X (XRD) par

microscope agrave force atomique (AFM) et par UV-Visible Le travail est termineacute par une

eacutetude eacutelectrique

Les performances structurales optiques morphologiques et eacutelectriques ont eacuteteacute interpreacuteteacutees

en deacutetails

III2 ANALYSE PAR DIFFRACTION DES RX

Les diagrammes de diffraction des rayons X obtenus sur les poudres ZnO commercial

hydrothermale et sol-gel sont preacutesenteacutes sur les figures III1 et III2

30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)

Phase non identifieacutes

101

Fig III1 Spectre de diffraction de rayons X de la poudre de ZnO commerciale


62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)

Fig III2 Spectre de diffraction de rayons X de poudres de ZnO syntheacutetiseacutees par

voies hydrothermale et sol-gel

III21 IDENTIFICATION DES PHASES DE ZnO COMMERCIAL ET

SYNTHETISE

Comme premiegravere eacutetape on a eacutetudieacute les spectres des nanopoudres de ZnO commercial

la figure III1 montre le diffractogramme de diffraction de rayon X effectueacute sur ZnO

commercial de pureteacute 999

Lrsquoidentification des pics que ce soit le ZnO commercialiseacute ou syntheacutetiseacute a eacuteteacute reacutealiseacutee par

comparaison avec la base de donneacutees existant sous forme de fichiers ASTM (American

Society for Testing Materials)

On observe dans la figure III1 trois pics correspondent agrave la phase de ZnO situeacutes agrave

2θ eacutegal agrave 3129ordm 3313ordm et 3570ordm Cette figure montre un aspect qui deacutefinit lrsquointensiteacute des

pics cest-agrave-dire lrsquoexistence des pics de ZnO (selon la fiche ASTM) et des pics correspond

aux phases secondaire non identifieacutees dans la gamme 30deg- 60deg Le spectre montre aussi

que la plupart des pics sont non identifieacutes ce qui nous a permis de conclure que les

nanopoudres de ZnO comercial ne sont pas bien cristalliseacutees Les pics essentiels de ZnO

ont disparus

La figure III2 montre lrsquoeacutevolution des pics de ZnO dans la gamme 2θ 0-100deg Les

mecircmes pics drsquoorientations (100) (101) (102) sont preacutesents que ce soit pour les poudres

de ZnO synthegraveseacutees par sol-gel ou hydrothermale La figure montre aussi qursquoon a une tregraves


63

bonne qualiteacute de nanopoudres par rapport agrave ZnO commercial Lrsquoanalyse des deux spectres

donneacutes par les figures III1 et III2 nous a permis de confirmer que les poudres syntheacutetiseacutees

ne sont autre que de lrsquooxyde de Zinc (ZnO) posseacutedant bien entendu une structure

hexagonale bien apparente cependant lrsquoanalyse de la poudre de ZnO commerciale indique

une structure qui nrsquoest pas bien deacutefinie

III22 DETERMINATION DE LA TAILLE DES CRISTALLITES

La taille des cristalittes a eacuteteacute calculeacutee agrave partir de lrsquoeacutelargissement des pics de diffraction

selon la meacutethode de Scherrer indiqueacutee dans le chapitre ΙΙ

On prend lrsquoorientation les pics les plus intenses pour calculer la taille des cristallites

La largeur agrave mi-hauteur et la position du pic sont estimeacutees en utilisant le logiciel Origin 8

Les reacutesultats preacutesenteacutes dans le tableau III1 indiquent les reacutesultats structuraux concernant

les trois types de poudres

Drsquoapregraves le tableau III1 On conclue que la taille des cristallites des trois types de

poudres est diffeacuterente elle est de taille nanomeacutetrique pour lrsquoensemble des poudres mais

elle deacutecroit progressivement degraves qursquoon passe du commercial au sol-gel en passant par

lrsquohydrothermal Le ZnO commercial possegravede la taille la plus grande ( 90 nm) ce qui

permet de dire que la synthegravese et la meacutethode de preacuteparation ainsi que les conditions

initiales sont des paramegravetres primordiaux pour obtenir une poudre bien cristalliseacutee avec

une taille tregraves fines On peut eacutegalement proposer la meacutethode sol-gel pour la synthegravese de

poudres de meilleure qualiteacute et de taille plus fine mecircme en comparaison avec la meacutethode

hydrothermale

Le calcul des paramegravetres de maille a et c de lrsquooxyde de zinc a eacuteteacute baseacute sur les pics de

diffraction (100) et (002) Les reacutesultats sont eacutegalement reacutepertorieacutes dans le tableau III1

TabIII1 Analyse structurale des poudres de ZnO commercial et syntheacutetiseacute par les

meacutethodes hydrothermale et sol-gel

Poudre hkl Intensiteacute (ua) 2θ (deg) a (Aring) c (Aring) D (nm)

ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972

ΙΙΙ23 PARAMETRES DE MAILLE

Les valeurs des paramegravetres de maille a et c calculeacutes sont indiqueacutes dans le tableau III1

ougrave on remarque que les valeurs des paramegravetres de mailles de ZnO commercial sont

supeacuterieures agrave ceux de ZnO syntheacutetiseacute et loin des valeurs theacuteoriques Par contre les valeurs

des paramegravetres de mailles de ZnO syntheacutetiseacute par hydrothermale et sol gel sont tregraves

comparables entre elles et tregraves proches des donneacutees theacuteoriques (a0 = 3249 Aring et c0 = 5206

Aring) [1-2] Pour la structure hexagonale wuumlrtzite de ZnO la distance inter-reacuteticulaire est lieacutee

aux paramegravetres de maille a c ainsi qursquoaux indices de Miller par la relation geacuteneacuterale

ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)

Avec lrsquoapproximation du premier ordre n = 1 et en utilisant le pic (100) [4] on aura

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)

A partir du pic de diffraction (002) le paramegravetre de maille c est estimeacute en utilisant la

formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)

Drsquoapregraves les reacutesultats de lrsquoanalyse des rayons X de diffeacuterentes poudres nous

concluons que la synthegravese des nanopoudres de ZnO par la meacutethode sol-gel a donneacute

drsquoexcellents reacutesultats une taille tregraves fine est une bonne cristallisation Toutefois cette


65

technique preacutesente quelques difficulteacutes lieacutees agrave la maitrise de plusieurs paramegravetres de

synthegravese influenccedilant les reacutesultats escompteacutes

III3 PROPRIETES OPTIQUES

Les proprieacuteteacutes optiques des poudres ZnO sont deacutetermineacutees en utilisant des mesures de

spectroscopie UV dans la plage de 200 agrave 900 nm Sur la figure ΙII3 on a preacutesenteacute le spectre

drsquoabsorbance des trois poudres de ZnO commercial et syntheacutetiseacutee par sol-gel et

hydrothermale en fonction de la longueur drsquoonde

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale

FigΙΙΙ3 Spectre de lrsquoabsorbance des poudres de ZnO commercial sol-gel et

hydrothermal

La figure IΙΙ3 repreacutesente les spectres drsquoabsorbance des poudres de ZnO commercial

sol gel et hydrothermal en fonction de la longueur drsquoonde

Les trois spectres montrent une grande transparence (absorbance asymp 0) dans le domaine

du visible (400 nm ndash 800 nm)

La reacutegion situeacutee agrave λ lt 400 nm est caracteacuteriseacutee par une forte absorption Cette

absorption est due agrave la transition eacutelectronique inter-bande ce qui justifie son utilisation

pour la deacutetermination du gap optique des eacutechantillons

Cependant nous observons un deacutecalage du seuil drsquoabsorption pour ZnO commercial

ougrave on note 326 compareacutee agrave celle de lrsquohydrothermale eacutegale agrave 17 et du sol-gel eacutegale agrave 112


66

III31 DEacuteTERMINATION DU GAP OPTIQUE

La figure IΙΙ4 repreacutesente les courbes de la deacuteriveacutee seconde de lrsquoabsorbance en

fonction de la longueur drsquoonde Sur les spectres drsquoabsorption que ce soit les poudres de

ZnO syntheacutetiseacutees par hydrothermale ou sol-gel on relegraveve un bord drsquoabsorption aux environ

de 360 nm et de 300 nm pour la poudre commerciale Pour avoir la valeur exacte de ces

bords drsquoabsorption qui sont consideacutereacutes comme eacutetant le gap optique du mateacuteriau il faudra

regarder les courbes de deacuteriveacutee seconde qui sont plus preacutecises

FigΙΙΙ4 Courbes de la deacuteriveacutee seconde de l`absorbance de ZnO commercial et

syntheacutetiseacute

0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67

A partir drsquoun spectre de lrsquoabsorbance dans le domaine UV- visible on peut rapidement

deacuteterminer le gap optique le tableau III2 regroupe les valeurs obtenues Pour un gap

direct tel que celui du ZnO α srsquoexprime en fonction du gap Eg selon lrsquoeacutequation suivante

119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)

TabIII2 La longueur drsquoonde et lrsquoeacutenergie du gap de la poudre de ZnO commerciale

et syntheacutetiseacutee par hydrothermale et sol-gel

Poudre λ (nm) Eg (eV)

ZnO commerciale 374947721

3307

ZnO par Hydrothermale 369687971 3354

ZnO par Sol gel 369698871 3354

Le tableau III2 Regroupe les valeurs calculeacutees de la largeur de la bande interdite des

poudres de ZnO (commerciale hydrothermale et sol-gel) On remarque que les valeurs du

gap optique varient de 331 agrave 335 eV On a enregistreacute un gap optique pour la poudre

commerciale infeacuterieur agrave celles syntheacutetiseacutees Ce reacutesultat est peut-ecirctre ducirc agrave lrsquoexistence des

phases secondaires non identifieacutees comme cela a eacuteteacute clairement mis en eacutevidence par le

spectre de RX Par contre les poudres de ZnO syntheacutetiseacutees que ce soit par sol-gel ou

hydrothermale donnent une valeur du gap de ZnO agrave tempeacuterature ambiante leacutegegraverement plus

grande mais comparable agrave celle donneacutee par la litteacuterature [5-6] Ces reacutesultats sont en accord

avec les valeurs annonceacutees par drsquoautres auteurs [5-6] On peut donc conclure que le gap

optique des poudres deacutepend fortement de lrsquoorigine (commerciale ougrave syntheacutetiseacutee) de celles-

ci

IΙΙ4 CARACTERISATION DE LA MORPHOLOGIE DES POUDRES

PAR MICROSCOPE A FORCE ATOMIQUE AFM

La morphologie des poudres a eacuteteacute deacutetermineacutee par la microscopie AFM Les reacutesultats

obtenus sont montreacutes sur les figures III5 III6 III7


68

Fig III5 Images AFM 2D et 3D de la poudre de ZnO commercial

Fig III6 Images AFM 2D et 3D de la poudre de ZnO syntheacutetiseacutee par la meacutethode

hydrothermale


69

Fig III7 Images AFM 2D et 3D de la poudre de ZnO syntheacutetiseacutee par la meacutethode sol-

gel

Lrsquoanalyse des images AFM agrave trois dimensions (3D) peut ecirctre subdiviseacutee en deux

aspects lrsquoaspect geacuteneacuteral et lrsquoaspect lieacute agrave chaque poudre En ce qui concerne lrsquoaspect

geacuteneacuteral des figures III5 III6 III7 les valeurs des paramegravetres rugositeacute taille des grains

nombre de grains calculeacutes en utilisant le logiciel Gwyddiom (64bit) sont preacutesenteacutees sur le

tableau III3 On peut remarquer que quelle que soit la poudre de ZnO commerciale ou

syntheacutetiseacutees elles preacutesentent une rugositeacute diffeacuterente une rugositeacute plus eacuteleveacutee a eacuteteacute

obtenue pour la poudre commerciale et une surface tregraves lisse pour les poudres

syntheacutetiseacutees La rugositeacute de 716 nm des poudres preacutepareacutees par sol-gel prouve encore une

fois que cette meacutethode est la plus adapteacutee pour syntheacutetiser des poudres de meilleure

qualiteacute

La rugositeacute de nos poudres deacutepend sans aucun doute de leur taille de grains et du gap

optique

La hauteur des mons preacutesenteacute dans les figures III5 III6 et III7 change eacutegalement Il

faut remarquer cependant que les dimensions de ces sommets sont drsquoordre nanomeacutetrique

pour tous les eacutechantillons ce qui indique clairement que nos poudres ont une dimension

nanomeacutetrique comme on lrsquoa deacutejagrave montreacute par lrsquoanalyse DRX Il apparait clairement que

crsquoest un abus de langage car la nomination grain donneacutee aux reacutesultats AFM nrsquoest pas

exacte il faut parler plus exactement drsquoagglomeacuterats


70

TabIII3 Analyse morphologique des poudres

Poudre Rms (nm) Nombre de grains(1microm2) Taille des grains

(nm) ZnO commercial 3622 752 7252

Hydrothermale 2728 688 5526

Sol-gel 716 777 5471

III4 CARACTERISATION ELECTRIQUE PAR EFFET HALL

En geacuteneacuteral ZnO pur est de type n et cette conductiviteacute varie selon le type de dopage

Nous nous attendions donc agrave avoir un mateacuteriau de type n pour les deux meacutethodes de

synthegravese Ceci a eacuteteacute le cas apregraves mesure par effet Hall ougrave le type obtenue est n

En ce qui concerne les autres paramegravetres eacutelectriques notamment la mobiliteacute eacutelectrique

on remarque que celle-ci varie inversement avec lrsquoeacutenergie du gap Eg La mecircme remarque

eacutemise preacuteceacutedemment peut ecirctre eacutevoqueacutee concernant la meacutethode sol-gel

Le tableau des mesures drsquoeffet Hall (tableau III4) indique une diminution de la

reacutesistiviteacute des porteurs de charge quand on passe de la poudre commerciale agrave la poudre

syntheacutetiseacutee avec une valeur plus petite pour la poudre preacutepareacutee par sol-gel ce qui

confirma ce qui a eacuteteacute eacutevoqueacute auparavant quant agrave la meilleure qualiteacute de cette derniegravere Ceci

va aussi dans le sens que la poudre commerciale est plus isolante En raisonnant en terme

de conductiviteacute il a eacuteteacute prouveacute que les poudres syntheacutetiseacutees par sol-gel sont les plus

conductrices puis vient en deuxiegraveme position les poudres syntheacutetiseacutees par voie

hydrothermale et enfin les poudres commerciales ceci est lieacute au fait bien sur que la

conductiviteacute est inversement proportionnelle agrave la reacutesistiviteacute

1 TabIII4 Paramegravetres eacutelectriques obtenus par effet Hall

Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N

Hydrothermale 1602 257103 38910-4 N

Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


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conclusion geacuteneacuterale

CONCLUSION GENERALE

77

Le travail preacutesenteacute dans ce meacutemoire avait pour objectif lrsquoeacutetude des proprieacuteteacutes physiques

de nanopoudres de ZnO preacutepareacutees par le proceacutedeacute sol-gel et hydrothermal en vue de comparer

les reacutesultats obtenus par les deux meacutethodes de preacuteparation entre elles et avec une poudre

commerciale et de voir lrsquoinfluence de ces meacutethodes sur les diffeacuterentes proprieacuteteacutes de ces

poudres ainsi que leurs performances photo-catalytiques

Drsquoapregraves les reacutesultats obtenus et les analyses reacutealiseacutees nous avons ressorti quelques

conclusions tregraves importantes dont celle qui vient en tecircte est lieacutee au fait que les trois poudres

eacutetudieacutees en lrsquooccurrence la poudre commerciale et les deux poudres syntheacutetiseacutees par voie

hydrothermale et par sol-gel ont chacune des proprieacuteteacutes diffeacuterentes

Les spectres de DRX indiquent que la poudre commerciale et les poudres syntheacutetiseacutees

sont diffeacuterentes du point de vue structural cependant les poudres syntheacutetiseacutees preacutesentent les

mecircmes pics principaux sauf qursquoil y a une diffeacuterence dans lrsquointensiteacute et dans les pics

secondaires ainsi que dans la largeur des pics

Par confrontation avec les fiches ASTM nous confirmons que les spectres obtenus sont

ceux de ZnO pur que ce soit pour la poudre commerciale ou celles obtenue par la meacutethode

hydrothermale ou la meacutethode sol-gel posseacutedant toutes bien entendu une structure hexagonale

La comparaison entre les tailles des grains de ces poudres montre que la poudre

obtenue par sol-gel est la plus fine

Les spectres UV-visible indiquent que le gap de la poudre commerciale est infeacuterieur agrave

ceux des poudres syntheacutetiseacutees par voies hydrothermale et sol-gel ducirc probablement aux phases

secondaires preacutesentes dans celle-ci

Les images AFM montrent une rugositeacute plus eacuteleveacutee pour la poudre commerciale et une

surface tregraves lisse pour les poudres syntheacutetiseacutees dont celle preacutepareacutee par sol-gel est la moins

rugueuse de toutes les trois

Enfin les analyses par effet Hall ont montreacute que toutes les poudres sont de type n avec

des reacutesistiviteacutes diffeacuterentes dont celle de la poudre preacutepareacutee par sol-gel est la plus petite donc

posseacutedant la plus grande conductiviteacute qursquoon peut lier eacutegalement agrave la mobiliteacute ougrave il est clair

que celle des poudres sol-gel est la plus eacuteleveacutee

Les travaux reacutealiseacutes dans ce meacutemoire ont permis drsquoouvrir de nouvelles perspectives en

utilisant la technique sol-gel pour syntheacutetiser des mateacuteriaux oxydes sous forme de poudre

avec une taille de grains de lrsquoordre de quelques dizaines de nanomegravetres

Ce travail a eacutegalement permis une comparaison tregraves inteacuteressante entre deux meacutethodes de

synthegravese tregraves utiliseacutees pour la preacuteparation de poudres nanomeacutetriques la meacutethode

hydrothermale et la meacutethode sol-gel et de conclure agrave travers la structure cristalline la taille

CONCLUSION GENERALE

78

des grains lrsquoeacutenergie du gap et la conductiviteacute eacutelectrique lrsquoavantage agrave utiliser le processus sol-

gel que ce soit en photocatalyse ou pour des applications eacutelectroniques

Reacutesumeacute

Lrsquoobjectif de notre travail a eacuteteacute lrsquoeacutetude de lrsquoeffet de la meacutethode de synthegravese de la poudre

drsquooxyde de zinc sur les proprieacuteteacutes physiques de cette derniegravere

Pour ce faire notre choix a porteacute sur deux meacutethodes de synthegravese la meacutethode

hydrothermale et la meacutethode sol-gel dont le produit a eacuteteacute compareacute agrave une poudre commerciale

en plus d raquoune comparaison entre les produits issues des deux meacutethodes

La caracteacuterisation des eacutechantillons obtenus a eacuteteacute reacutealiseacutee par diffraction des rayons X

(DRX) par spectrophotomeacutetrie UV-visible et par microscopie agrave force atomique (AFM)

La DRX a permis de confirmer la formation de ZnO avec une structure hexagonale de

type wuumlrtzite pour les poudres syntheacutetiseacutees et une structure pas tregraves bien deacutefinie pour la

poudre commerciale Lrsquoexploitation des spectres UV-visible a permis la deacutetermination de

lrsquoeacutenergie du gap optique des trois poudres dont celui de la poudre commerciale est

manifestement tregraves supeacuterieur agrave ceux des poudres syntheacutetiseacutees par voies hydrothermale et sol-

gel et que celui de la poudre syntheacutetiseacutee par sol-gel est le plus petit Ce reacutesultat nous a permis

de conclure que la poudre commerciale est plus isolante ce qui peut ecirctre lieacute agrave la taille de

grains plus grande Les images AFM montrent une rugositeacute tregraves eacuteleveacutee pour la poudre

commerciale et une surface tregraves lisse pour les poudres syntheacutetiseacutee Enfin les analyses drsquoeffet

Hall ont montreacute que toutes les poudres sont de type n avec des reacutesistiviteacutes diffeacuterentes dont

celle de la poudre preacutepareacutee par sol-gel est la plus petite

Mots-cleacutes Nanopoudres ZnO Sol gel Hydrothermale DRX UV-vis AFM Effet Hall

Abstract

The objective of our work was to study the effect of the method of synthesizing zinc

oxide powder on the physical properties of the latter

To do this our choice focused on two synthesis methods the hydrothermal method and

the sol-gel method the product of which was compared to a commercial powder in addition

to a comparison between the products resulting from the two methods

The characterization of the samples obtained was carried out by X-ray diffraction

(XRD) by UV-visible spectrophotometry and by atomic force microscopy (AFM)

The XRD made it possible to confirm the formation of ZnO with a hexagonal structure

of the wuumlrtzite type for the synthesized powders and a structure not very well defined for the

commercial powder The use of UV-visible spectra made it possible to determine the energy

of the optical gap of the three powders of which that of the commercial powder is clearly

much greater than those of the powders synthesized by hydrothermal and sol-gel routes and

that of the powder synthesized by sol-gel is the smallest This result allowed us to conclude

that the commercial powder is more insulating which may be related to the larger grain size

AFM images show very high roughness for commercial powder and a very smooth surface

for synthesized powders Finally Hall effect analyzes showed that all the powders are of type

n with different resistivities of which that of the powder prepared by sol-gel is the smallest

Keywords Nanopowders ZnO Sol gel Hydrothermal DRX UV-vis AFM Hall effect

الملخص

كان الھدف من عملنا ھو دراسة تأثیر طریقة تصنیع مسحوق أكسید الزنك على الخواص الفیزیائیة

لھذا الأخیر

- المحلولیةللقیام بذلك ركزنا اختیارنا على طریقتین للتخضیر الطریقة الھیدروحراریة والطریقة

حیث تمت مقارنة منتجھما بالمسحوق التجاري بالإضافة إلى المقارنة بین (sol-gel)الھلامیة

المنتجات الناتجة

عن الطریقتین

والقیاس (XRD)حیود الأشعة السینیةعلیھا عن طریقحصلناتم إجراء توصیف العینات التي

(AFM)الطیفي المرئي للأشعة فوق البنفسجیة والفحص المجھري للقوة الذریة

wuumlrtziteبھیكل سداسي من نوعZnOمن تأكید تكوینXRDسمحت قیاسات الأشعة السینیة

ا للمسحوق التجاريالمحضرةللمساحیق وھیكل غیر محدد جید

الفجوة الضوئیة طاقةتحدیدإمكانیةجعل استخدام الأطیاف المرئیة للأشعة فوق البنفسجیة

تعلقةالمسحوق التجاري أكبر بكثیر من تلك المطاقة فجوةأنتبین بوضوحللمساحیق الثلاثة والتي

أن طاقة تأكدلك الھلامیة وكذ-المحلولیةالطریقة الھیدروحراریة والطریقةبواسطةحضرةالمساحیق الم ب

سمحت لنا الأصغر ھيالھلامیة -المحلولیةبواسطة الطریقةأن المصنع فجوة المسحوق

والذي قد یكون مرتبطا بحجم الحبوب الأكبرلیةزاھذه النتیجة باستنتاج أن المسحوق التجاري أكثر ع

ا أملسا خشونة عالAFMتظھر صوروبالنسبة للمسحوقین الآخرین ا للمسحوق التجاري وسطح یة جد

ا للمساحیق الم ا أظھرت تحلیلات تأثیر ھول أن جمیع المساحیق من النوعحضرةجد بمقاومات n أخیر

ھي الأصغرsol-gelتلك الخاصة بالمسحوق المحضر بواسطةمع التأكید أنمختلفة

حیود الأشعة ھیدروحراریة یةھلام-محلولیة الزنكأكسید متریةمساحیقلنانوالكلمات المفتاحیة

ھول تأثیر UV-vis AFM السینیة

1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

Deacutedicace

Je deacutesire deacutedier les fruits de ce modeste travail

Agrave ceux qui sont dans mon cœur qui ont veilleacute pour mon

eacuteducation et qui se sont sacrifieacutes beaucoup pour ma reacuteussite

Mon cher pegravere et Ma chegravere megravere

Je rends hommage surtout agrave mon pegravere qui mrsquoa toujours apprit

comment reacutefleacutechir avant drsquoagir agrave celui qui mrsquoa soutenu tout au

long de ma vie scolaire et universitaire et qui nrsquoa jamais eacutepargneacute le

moindre effort pour mon bien

Agrave mes fregraveres

Houssam Yasser Amir et Fadi qui mont toujours soutenu au prix

de sacrifices inoubliables

Agrave tout ma grande famille

Agrave mes chegraveres amies

qui mrsquoont accompagneacute tout au long de ce parcours universitaire

et surtout mon binocircme Khaoula

en souvenir aux agreacuteables moments que nous avons passeacute ensemble

pour son soutien permanent qui me remontait le moral aux moments

difficiles

Agrave tous mes professeurs du primaire au supeacuterieur

Et agrave tous ceux qui ont partageacute avec moi tous les moments difficiles

durant la reacutealisation de ce travail

Amina

Deacutedicace



















Khaoula

REMERCIEMENTS

















i

LISTE DES FIGURES








hydrothermale 12



helliphellip15




du photon 18






CARACTERISATION






ii



mateacuteriaux 37









et transmis) 44















iii




hydrothermale 65





hydrothermale 68


LISTE DES TABLEAUX















iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

Deacutedicace



















Khaoula

REMERCIEMENTS

















i

LISTE DES FIGURES








hydrothermale 12



helliphellip15




du photon 18






CARACTERISATION






ii



mateacuteriaux 37









et transmis) 44















iii




hydrothermale 65





hydrothermale 68


LISTE DES TABLEAUX















iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

REMERCIEMENTS

















i

LISTE DES FIGURES








hydrothermale 12



helliphellip15




du photon 18






CARACTERISATION






ii



mateacuteriaux 37









et transmis) 44















iii




hydrothermale 65





hydrothermale 68


LISTE DES TABLEAUX















iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

i

LISTE DES FIGURES








hydrothermale 12



helliphellip15




du photon 18






CARACTERISATION






ii



mateacuteriaux 37









et transmis) 44















iii




hydrothermale 65





hydrothermale 68


LISTE DES TABLEAUX















iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

ii



mateacuteriaux 37









et transmis) 44















iii




hydrothermale 65





hydrothermale 68


LISTE DES TABLEAUX















iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

iii




hydrothermale 65





hydrothermale 68


LISTE DES TABLEAUX















iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

iv

SOMMAIRE



I Pourquoi ZnO 6

I1 Introduction 6






















v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

v







II1 Introduction 31



ΙΙ211 Principe 32






ΙΙ32 Principe 37











ΙΙ53 Principe 42




II61 Description 44

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf

vi

II62 Principe 45




maillehellip 47





ΙΙ72 Principe 51













AFM 67





ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

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Inte

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ua

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2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

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1000

1200

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1800

2000

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Sol-Gel

Hydrothermale

(100

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(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf


ZnO Oxyde de Zinc

m Megravetre




D Dimension


RX Rayon X


NPs Nanoparticules


Eg Energie de gap

T Transmission


A Absorbance







2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf



2




































3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

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1000

1200

1400

1600

1800

2000

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(10

4)

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(20

1)(1

12

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3)In

ten

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(u

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2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















1pdf

2pdf

3pdf

4pdf

5pdf

6pdf

7pdf

8pdf

9pdf

10pdf

11pdf


3










photo-catalytiques



chapitres









visible






4




197ndash204 (2014)





(2010)






Cells 92 1016-1019 (2008)











(2013)

CHAPITRE i



6

I POURQUOI ZnO









qualiteacute

I1 INTRODUCTION









I2 LE CHOIX DU ZnO










7








complexes [2]




conducteurs)


semi-conducteurs











humain







8

















trous

mch 031 119870119892


trous

mch 055 119896119892


c

32495

52069

Aring




9



NANOMATERIAUX 0 D




Gap Eg 34 Ev




120576infin

120576119903

371205760

781205760

Fm-1

Fm-1











10



NANOMATERIAUX 1 D


NANOMATERIAUX 2 D



NANOMATERIAUX 3 D












11
















[9]





12













tableau I2)








13

( a ) ( b ) ( c )

























14






structures





Coordinance (Z) 2 4











15


Zn (0 00) (13 23 12)

O (0 0 u) (13 23 u+12) avec u = 0375



















de Zn et O [21]


16








Liaison covalente


Liaison ionique


















ou (0001) ou (11-20) ou (1-100)


17






(FigI12) [24]

(a) (b)



















18







18 -19


ɛ = 78






Energie (eV)







transmission de ZnO


19























20









120648 = 120648˳ 119942119961119953 (minus119916119938

119948119931) (I1)





















21














O 1s2 2s2 2p4

Zn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2








22










ceacuteramiques [9]















23





























bande de conduction




24






















25


















03 116-126 (2015)











pp6-7 (2017)


26













physics 98 041301 (2005)








pp12-16 (2019)



Tlemcen pp 6 (2015)





27









2183ndash2190 (2003)




Films 270 33 (1995)




36 1123-1130 (2014)




36 6237-6243 (1997)





(2012)



15 (1999)


28



pp37 (2017)








Bejaia pp6 (2014)




(1998)










Boudiaf pp26 (2016)





29






(2003)



11 (2012)



(2015)









(2006)



CHAPITRE ΙΙ




31

II1 INTRODUCTION


















inorganique [3]





32


ΙΙ211 PRINCIPE










laquo gel raquo






33



laquo gel raquo






















34








[13]











35


































36




pression [18]








ΙΙ31 DESCRIPTION









37

ΙΙ32 PRINCIPE













mateacuteriaux [18]








38


poudres fines

















NH4OH)







de zinc







39








[21]













40









HYDROTHERMALE



(ZnO)













41








ZnO



ΙΙ51 DESCRIPTION















NaOH




42









ΙΙ53 PRINCIPE












(ultraviolet)


(visible)


43









Avec

A Absorbance




T Transmittance




44




DrsquoEXTINCTION




119938 =120783

119941119949119951 (

120783120782120782

119931) (ll7)

et

119948 =119938

120786120645 (ll8)

Ougrave





II61 DESCRIPTION







45














II62 PRINCIPE








46





(FigII14) [34]

















47














MATEacuteRIAU

















formule (II11) [37]


48

119941119945119948119949 =119938

radic120786

120785(119945120784+119948120784+119945119948)+119949120784

119938120784

119940120784

(II11)







[39]

119915 =120782120790120791120524

120631119940119952119956120637 (II12)

Ougrave









49


























50




ΙΙ71 DESCRIPTION










51



ΙΙ72 PRINCIPE





















52

























53






119933119919 =119920119935119913119937

119942119925119919119941 (II13)




119929119919 =120783

119954119925119919 (II14)





120646 =120783

120525119919119925119919 (II15)



(FigII21)


54




Nous avons

∆119933119919 =120783

119925119919119954119941 119913 (II16)

119929119919 =120783

119925119919119954 (II17)




119925119919 =120783

119929119919119954 (II18)


ougrave


I I

A

E

G


Pour mesurer le


Pour mesurer VH


55





56







(2015)






(2017)


















57
















(2017)









Biskra pp19 (2015)





(2019)


58











pp53 (2015)



pp18 (2015)







Msila pp24-26 (2018)



(2016)








59















Bejaia pp53 (2014)















pp46 (2012)

CHAPITRE III



61

III1 INTRODUCTION










en deacutetails




30 40 50

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Inte

nsi

teacute (

ua

)

2 (deg)

ZnO commerciale

(100)

(002)

(102)


101



62

0 20 40 60 80 100

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

(10

4)

(20

3)

(00

4)

(20

1)(1

12

)(2

00

)(10

3)In

ten

siteacute

(u

a)

2 (deg)

Sol-Gel

Hydrothermale

(100

)

(101)

(10

2)

(11

0)

(210)

(211)

(114)

(100)

(00

2)

(101)

(10

2)

(110)

(103)

(200) (1

12

)(2

01)

(004)

(202)

(203)

(211)

(11

4)

(10

4)

(210)

(20

2)

(002)




SYNTHETISE













ont disparus





63





















hydrothermale






ZnO

commercial

(100)

(002)

(101)

120261

182055

127590

3129

3313

3570

032

054

8999


64

Hydrothermale (100)

(002)

(101)

149460

129039

208837

3185

3454

3636

032

051

5545

Sol-gel (100)

(002)

(101)

47893

39334

83479

3185

3454

3636

0324

0518

4972









ΙΙΙ1 [3]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (119945120784 + 119945119948 + 119948120784) +

119949120784

119940120784 (ΙΙΙ1)


120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120783120784) +

120782120784

119940120784rarr 119938 = radic

120786119941120783120782120782

120785 (ΙΙΙ2)


formule ΙΙΙ3 [4]

120783

119941119945119948119949120784 =

120786

120785119938120784times (120782) +

120784120784

119940120784rarr 119940 = radic120786119941120782120782120784

120784 =2119941120782120782120784 (ΙΙΙ3)





65








200 300 400 500 600 700 800 900 1000

00

05

10

15

20

25

30

35

Ab

s

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

Sol-Gel

Hydrothermale


hydrothermal











66










0 300 600 900

-0016

-0008

0000

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

ZnO commerciale

300 600 900

-0006

0000

0006

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Sol-Gel

300 600 900

-0008

0000

0008

De

rriv

eacutee

se

co

nd

e

Longueur donde (nm)

Hydrothermale


67




119945119959(119942119933) =119945119914

120640=

120783120784120786120782

120640(119912ordm) (III4)





3307













ci






68



hydrothermale


69


gel










qualiteacute


optique








70





Sol-gel 716 777 5471


















Poudre micro

(cm2Vs)

ρ

(Ωcm)

σ (1Ωcm) Le type

ZnO

commerciale

136 861104 11610-5 N


Sol-gel 522 164103 60910-4 N


71


















France (2006)


CONCLUSION GENERALE

77



































CONCLUSION GENERALE

78



Reacutesumeacute




















Abstract



















الملخص





















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4pdf

5pdf

6pdf

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8pdf

9pdf

10pdf

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