Couches minces de SiO2 et TiO2 par voie sol-gel

Abstract

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l'élaboration, la caractérisation de poudres et films d'oxyde de titane (TiO2) et d'oxyde de titane et de silice X TiO2-(1-X) SiO2 obtenus par voie sol-gel ainsi que l'application de l'oxyde de titane en tant que couches antireflets sur le silicium monocristallin et multicristallin texturés. L'isopropoxyde de titane (Ti (iOPr)4) et le tétra-éthyle ortho-silicate (TEOS) ont été choisis comme précurseurs et l'acide chlorhydrique comme catalyseur pour préparer des solutions stables. Les dépôts ont été effectués par la technique dip-coating sur des substrats en verre, silicium monocristallin et multicristallin texturé. La structure cristalline des poudres et des films a été déterminée par les techniques d'analyses ATD, ATG, RAMAN, la diffraction de rayon X (XRD) et FTIR. La morphologie des films a été caractérisée par le microscope électronique à balayage (SEM). La transmittance, l'épaisseur et l'indice de réfraction ont été mesurés en utilisant l'UV-visible, l'ellipsomètre à phase-modulé (UVISEL - Jobin Yvon) pour les films TiO2 et la méthode Swanepoel pour les films XTiO2-(X-1) SiO2. Les résultats obtenus ont montré que la densification et l'indice de réfraction des films TiO2 augmentent avec l'augmentation de la température. La structure des films recuits jusqu'à 800°C a indiqué la formation uniquement de la phase anatase contrairement aux poudres il ya transformation de cette phase à la phase rutile. La variation de l'indice de réfraction des films TiO2 a suivie la loi de Cauchy. En étudiant l'évolution structurale des films XTiO2-(1-X) avec la température de recuit, nous avons constaté que la présence de silice dans la matrice SiO2 décale vers les hautes températures les transitions de phase amorphe à anatase et anatase à rutile. Enfin, l'ajout de silice semble empêcher la croissance cristalline de TiO2. En effet, le contact entre particules de TiO2 est écranté par la phase SiO2 ce qui rend impossible le processus de croissance thermique. Notre étude du silicium monocristallin revêtu d'une couche de 0.8 M TiO2 avec 64.5 nm d'épaisseur et recuite à la température 450°C ou 300 °C a indiqué que cette couche peut réduire la réflexion du silicium au dessous de 3% dans une large bande spectrale [670-830] nm et [790-1010] nm respectivement. De tels résultats sont similaires à ceux obtenus avec deux couches de bas et haut indice de réfraction. En outre, en augmentant l'épaisseur de couche, la réflexion minimale décale vers les longues longueurs d'onde. Finalement, afin d'élargir au maximum le spectre de la réflectivité minimal, nous avons proposé de texturer la surface du substrat de silicium multicristallin par la méthode de gravure Ag-assisted, et de déposer une seule couche de 0.8 M TiO2 avec 73.4 nm d'épaisseur. Dans ce cas, la réflectivité a été réduite de 27% à 13% dans la bande spectrale [460-1000] nm