Introduction générale
Le dioxyde de titane représente un marché
mondial d'environ 4,5 millions de tonnes par an. C'est, en particulier, le
pigment blanc le plus utilisé en raison de son indice de
réfraction élevé. Le marché se divise en trois gros
secteurs qui sont les pigments de peinture de l'ordre de 60%, les charges de
plastique 20% et de papier 20%. A côté de ces tonnages très
importants, à faibles marges, il existe des applications à forte
valeur ajoutée dont le tonnage ne représente que quelques pour
cents. En effet, le dioxyde de titane est un matériau bon marché,
chimiquement stable et non toxique. Il est très largement utilisé
dans de nombreux domaines de haute technologie du fait de ses
propriétés remarquables. Grâce à son coefficient de
réfraction élevé, il est utilisé dans l'industrie
photovoltaïque ou comme pigment pour le papier glacé. Sa constante
diélectrique élevée en a fait un candidat potentiel pour
le remplacement de SiO2 dans les dispositifs MOSFET. En tant que
semi-conducteur de type n, sa conductivité est modifiée par
adsorption d'un gaz, ce qui en fait un capteur de gaz efficace. De plus, il
possède une activité photocatalytique reconnue, utilisée
pour les vitres autonettoyantes par exemple. Il présente
également une bonne résistance à la corrosion et une
biocompatibilité qui conduisent à l'utiliser comme
revêtement d'implants chirurgicaux. D'autres applications concernent les
domaines de l'électronique (batteries au lithium, systèmes
électrochromes...), de l'environnement (photocatalyse), de la catalyse,
des cosmétiques (filtre UV), de la pharmacie (additif) et de la
médecine (prothèses osseuses, destruction de cellules tumorales
et désinfection en raison de ses propriétés
bactéricides : TiO2/UV).
Durant ces quinze dernières années, les
thématiques associées aux problèmes de protection de
l'environnement, qui ont pour objectifs la purification de l'air, la
dépollution de l'eau et les matériaux autonettoyants à
travers la photocatalyse, ou la recherche de semi-conducteurs pour cellules
photovoltaïques font l'objet d'une grande activité de recherche
tant sur le plan fondamental qu'appliqué et suscitent un engouement
croissant auprès de la communauté scientifique. Comparativement
à d'autres semi-conducteurs, le TiO2 présente en effet une bonne
stabilité thermique et un prix de revient raisonnable. Huit
variétés allotropiques de dioxyde de titane, sont actuellement
répertoriées. Par contre, les propriétés
électrique, morphologique, structurale, et optique de TiO2 sont
instables et c'est un modeste semi-conducteur ou un médiocre isolant
selon le point de vue. Par exemple, pour de nombreuses applications, il serait
intéressant de le rendre soit plus isolant, soit plus conducteur.
La technique de dépôt utilisée pour
préparer nos couches minces de TiO2 est la pulvérisation
cathodique. Cette méthode complexe nécessite l'optimisation d'un
nombre
ENIT 2009 1
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