Chapitre 1 : Matériau TiO2
Enfin, la phase rutile est isolante avec une bande interdite de
3,02 eV [23,24].
Dans cette structure, chaque atome de titane est au centre
d'un octaèdre légèrement distordu d'atomes
d'oxygène avec quatre liaisons équatoriales Ti-O courtes (1,945
Å) et deux liaisons apicales plus longues (1,979 Å).
L'enchaînement de ces octaèdres se fait soit par des arrêtes
soit par des sommets. Les atomes d'oxygène sont, quant à eux,
tous liés à trois atomes de titane (deux liaisons courtes et une
liaison longue).
Le rutile peut exister à n'importe quelle
température au-dessous de 1800°C, le point auquel le dioxyde de
titane devient liquide.
1.2.2 Phase anatase
L'anatase est un état métastable qui revient
sous forme rutile si la température de croissance dépasse
400°C. En tant que matériau massif, l'anatase se transforme de
façon irréversible en rutile à une température
d'environ 820°C [17]. Toutefois, la température de transition lors
de la formation d'une couche mince est abaissée : entre 550°C et
650°C en LP-MOCVD [18, 19] et entre 650°C et 700°C dans des
conditions d'élaboration UHV-MOCVD [20].
La température de transformation peut être
modifiée en ajoutant des impuretés dans le TiO2. Par exemple, la
phase d'anatase disparaît complètement à la
température environ de 530°C, de 680°C, et de 830°C pour
des échantillons de poudre contenant le vanadium, le molybdène,
et le tungstène respectivement [21].
La structure de maille de la phase anatase (Fig.1.3) est plus
complexe que celle de la phase rutile (Fig.1.3). La maille
élémentaire est toujours quadratique. Les paramètres
cristallins mesurés par diffraction de neutrons à 15 °K sont
les suivants : a = b = 3,782 Å, c = 9,502
Å, paramètre interne z = 0,208, c / a =
2,512 [22] et densité de 3,82 à 3,97 gcm-3.
Les distances dans le cristal sont très
légèrement raccourcies par rapport à la phase rutile :
quatre liaisons quasi-équatoriales courtes (1,933 Å) et deux
liaisons apicales longues (1,978 Å) pour chaque atome de titane. Les
atomes d'oxygène sont trivalents avec deux liaisons courtes et une
liaison longue.
L'anatase est également un isolant avec une bande
interdite d'environ 3,23 eV [23,24].
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