III.2. Mesure des propriétés structurales
:
III.2.1. Diffraction de rayons X :
La diffraction de rayons X permet d'avoir des informations sur
les directions de croissance cristallographique des couches de ZnO.
III.2.2. Principe:
Lorsqu'un faisceau de rayons X monochromatique est
dirigé sur un matériau polycristallin, il est en partie
réfléchi par les plans atomiques de certains cristaux. Pour que
la diffraction des photons X soit mesurée, l'incidence du faisceau par
rapport aux plans atomiques doit avoir lieu sous un angle particulier. Comme il
est illustré à la figure.III.8.Il faut en effet que les ondes
réfléchies soient en phase de sorte à l'interférer
de manière constructive pour ensuite être mesurées par le
détecteur,
Figure. III.8. Famille de plans
cristallins en condition de Bragg.
Les conditions nécessaires à cette
interférence constructive sont données par la loi de Bragg: 2
dhkl sinO = nA (III. 9)
Où dhkl est la distance
interéticulaire séparant les plans définis par les indices
de Miller (h, k et l), èl'angle d'incidence et donc de réflexion
par rapportà ces plans et, enfin, ë la longueur d'onde des photons
X.
Le diffractogramme est un enregistrement de l'intensité
diffractée en fonction de l'angle 2è formé avec le
faisceau direct. L'étude du diffractogramme permet de remonter à
un grand nombre d'informations sur les caractéristiques structurales et
microstructurales de l'échantillon telles que les structures
cristallines, la taille des cristallites, les taux de défauts
structuraux, les macro et micro-contraintes et la présence d'une texture
[68].
Les positions angulaires des raies de diffraction sont
caractéristiques des paramètres du réseau cristallin.
L'étude des positions des raies de diffraction permet donc de remonter
au réseau cristallin de chacune des phases cristallisées de
l'échantillon. Une fois le réseau déterminé, les
positions angulaires des raies permettent de calculer les distances
interréticulaires des plans atomiques diffractant et ainsi
d'accéder aux paramètres de maille.
Les positions et intensités des raies de diffraction de
la plupart des matériaux connus ont été
étudiées et elles sont répertoriées dans des bases
de données. La comparaison d'un diffractogramme expérimental avec
ces données permet de retrouver la nature de chaque phase constitutive
de l'échantillon.
Dans le cadre de notre étude, ont été
utilisés :
· BRUKER - AXS type D8 ; les rayons-X ont
été produits à partir d'une source de radiation
CuKá, ayant une longueur d'onde de 1.541838 Å, avec un tension
d'accélération de 30kV et uncourant de 40 mA.
Figure. III.8.
diffractomètre de type (BRUKER - AXS type
D8).
Le spectre de diffraction des rayons-X (XRD) d'une poudre de
ZnO stochiométrique standard, selon la table ASTM 36-1451, est
présenté sur la Fig.III.9 [33]. C'est sur ce spectre de
diffraction, propre au ZnO, que nous nous sommes basés pour identifier
les différents pics de diffraction mesurés sur nos
échantillons de ZnO.
20 30 40 50 60 70
20
Intensite (u.a)
160
140
120
100
40
80
60
20
0
ZnO non dopé
Figure.III.9. Spectre de
diffraction des rayons-X (XRD) de couche mince de ZnO.
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