Chapitre 3 : Elaboration et caractérisation des
couches de TiO2
Cette jonction peut être améliorée par un
dopage adéquat afin d'avoir un semi-conducteur fortement dopé
N+. On propose comme dopant le niobium ou le vanadium. Nous avons
montré dans le premier chapitre que par analogie avec les
activités photocathalytiques, le dopage par ces matériaux
translate la zone de photoactivité du TiO2 vers le domaine visible et a
un effet plus important que celui de la température du substrat.
3.5.2.2 Épaisseurs et indices de
réfraction
A partir des spectres de réflexion et dans la zone de
faible absorption de 400 à 1800 nm, nous avons déterminé
les épaisseurs et les indices de réfraction moyens des
différentes couches élaborées sur des substrats de verre
en utilisant les équations (6), (9) et (10) (cf. Tab. 3.7).
Tab. 3. 7 Epaisseurs et indice de réfraction des
couches de TiO2/Verre
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Température du substrat Ta
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100
|
200
|
300
|
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nc
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2.3
|
2.5
|
2.7
|
2.3
|
|
d (nm)
|
183
|
151
|
114
|
152
|
Notons que le minimum d'épaisseur a été
obtenu pour la couche déposée à substrat chauffé
à 200°C et qu'à cette température on note un maximum
d'indice de réfraction. Plus la couche est cristallisée et dense,
plus elle est réfractaire et par suite d'indice de réfraction est
plus élevé [j] (par exemple le verre (amorphe de n = 1.5), vide
(de densité nulle et n = 1), air (de faible densité), le diamant
(cristallisé et dense (3.52 gcm-3) de n=2.45).
Or, d'après les analyses de DRX, lorsque la
température augmente, les couches deviennent de plus en plus
cristallisées suivant une orientation préférentielle
jusqu'à 200 °C.
Au-delà de cette température, l'apparition d'une
autre orientation cristalline augmente les défauts cristallins et le
désordre dans la structure de la couche pour tendre vers une structure
polycristalline. De ce fait, l'indice de réfraction va évidemment
décroit. L'épaisseur de la couche varie en sens opposé par
rapport à l'indice de réfraction selon l'équation (10).
3.5.2.3 Coefficients d'absorption
Les coefficients d'absorption sont évalués
à partir des mesures de la transmission et de la réflexion
optiques des couches minces dans le domaine spectral 300-400 nm, en appliquant
la relation (14) (voir Fig.3.19).
ENIT 2009 69
Chapitre 3 : Elaboration et caractérisation des couches de
TiO2
h? (eV)
Amb 100°C 200°C 300°C
Fig. 3. 19 Coefficient d'absorption en fonction de
l'énergie des couches deTiO2/verre
On remarque que les valeurs des coefficients d'absorption des
couches sont assez élevées et avoisinent la valeur de
105 cm-1 dans le domaine du proche-visible (3.2 eV). On
constate aussi que le coefficient d'absorption est maximal pour la couche
déposée à 200 °C.
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