Effet du Dopage et Co-dopage sur les Propriétés Physiques et Photo catalytique des couches minces ZnO

Abstract

L’objectif de ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation des couches minces d’oxydes de Zinc (ZnO) dopées et non dopées ,déposées par la technique sol-gel afin d’étudie l’influence de la température de séchage ainsi que la concentration du dopant sur les différents propriétés structurales, optiques, morphologique, et l’activité photo-catalytique. Les spectres de diffractions des rayons X ont montré que les couches minces ZnO non dopées présente la structure hexagonale de type Wurtzite avec une orientation préférentielle (100).Cependant l’analyse vibrationnelle par spectroscopie Raman confirme la cristallisation des couches dopées Ag selon la structure Wurtzite par la présence de mode E2 (bas) observé à 104cm-1. L’analyse optique sur une gamme de 300 à 2000 nm montre que l‘ensemble couches minces ZnO sont transparentes dans le visible. La transmission est supérieure à 90% pour les couches non dopées, cependant pour les couches dopées Ag est supérieure à 80%. Les observations par MEB indiquent que les couches dont de structure granulaire dont les grains sont de forme sphérique pour les couches non dopées. La topographie des couches minces non dopées montre rugosité plus élevé à 300°. L’activité photo-catalytique de l’ensemble des couches minces ZnO élaborées est améliorée par l’augmentation de la température de séchage dû à l’amélioration de la cristallinité et l’augmentation de l’épaisseur. Un effet positif de la concentration du dopant Ag sur l’activité photo-catalytique est obtenue jusqu’à 1% de concentration par rapport à non dopée. Une dégradation maximale environ 73% est obtenue à 0.5%Ag .un effet négatif est obtenue pour les couches minces dopées Ag avec 2% de concentration. L’étude comparative entre l’activité photo-catalytique des couches minces non dopées, dopées Ag et Co-dopées Ag, Nd montre que la dégradation photo catalytique des Co-dopant ZnO est supérieure à celle du ZnO non dopée et à dopant unique.