Elaboration et caractérisations structurale et électrique par la spectroscopie d’impédance des composés (Bi2S3)X(ZnS)(1-X) et (ZnO)X(CdO)(1-X).
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Date
2018-03-13
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Résumé
Les composites des couches minces de (ZnO)(x)(CdO)(1-x) et de (Bi2S3)(x)(ZnS)(1-x) sont déposés sur des substrats en verre par la technique spray pyrolysis. La croissance des films de (ZnO)(x)(CdO)(1-x) a été préparés par la réaction des solutions de Zn(NO3)2, 6H2O et Cd(NO3)2, 4H2O sur des substrats chauffés à une température de 350°C. Pour les films de (Bi2S3)(x)(ZnS)(1-x) ont été préparé aussi par la réaction des solutions de (BiCl3) et chlorure de zinc (ZnCl) avec la Thiourea.
Les propriétés structurales ont été identifiées en utilisant la diffraction des rayons X. Les films déposés sont de nature polycristalline. Les phases mélangées (ZnO avec CdO) et (Bi2S3 avec ZnS) ont été bien observées dans les diagrammes de diffraction des rayons X. Les propriétés optiques ont également été étudiées en utilisant les mesures de transmittance et de réflectance dans la gamme de longueurs d'ondes (200nm - 2500nm). Les gaps optiques ont été évalués; Nos composites de (ZnO)(x)(CdO)(1-x) et (Bi2S3)(x)(ZnS)(1-x) (x = 0 à 1) en couches minces sont caractérisés par deux gaps optiques. Pour les premiers, les gaps se situent autour des gaps de ZnO (3.27eV) et de CdO (2.15eV) en phase pure. La deuxième série des composites, leurs gaps optiques se situent autour de gap de Bi2S3 (1.61eV) et celui de ZnS (3.7eV).
La conductivité en courant alternatif de nos échantillons a été rapportée dans la gamme de fréquences de 5 Hz à 13 MHz et à la température de 20 ° C, 40 ° C et 60 ° C en utilisant la spectroscopie d'impédance. Les principaux résultats de l'impédance complexe ont été présentés en fonction de la température. Les propriétés électriques des films minces ont été déterminées, ils sont modélisés par des circuits équivalents constitués de résistances et de capacités. Les valeurs calculées de temps de relaxation des films suggèrent un ou deux processus de relaxation. La dépendance de la conductivité AC de la fréquence et la température a révélé que le modèle CBH de la conduction AC était le processus le plus probable dans les films de composites. Les constants diélectriques calculés dépendent de la fréquence et de la température. La polarisation interfaciale et d'orientation ont contribué à l'amélioration de la réponse diélectrique des deux composites.
Abstract
(ZnO)(x)(CdO)(1-x) and (Bi2S3)(x)(ZnS)(1-x) composites in thin films were grown on glass substrates by the spray pyrolysis technique. The films growth were prepared by the reaction of aqueous solutions of Zn(NO3)2, 6H2O and Cd(NO3)2, 4H2O on substrates heated to a temperature of 350°C. For thin films (Bi2S3)(x)(ZnS)(1-x) composites, they were prepared also from the reaction of aqueous solutions of bismuth (III) chloride (BiCl3) and zinc chloride (ZnCl) with Thiourea on substrates heated to a temperature of 280°C.
The structural properties have been identified using X-ray diffraction spectra. The deposited films are of polycrystalline natures. The both of the phases mixed (ZnO with CdO) and (Bi2S3 with ZnS) were well observed in the X-ray diffraction plots. The optical properties were also studied using transmittance and reflectance measurements in the wavelength range (200nm - 2500nm). Optical gaps were evaluated; our (ZnO)(x)(CdO)(1-x) and (Bi2S3)(x)(ZnS)(1-x) (x= 0 to 1) composites in thin films are characterized by two optical gaps. For the first, they are around the gap of ZnO (3.27eV) and that of CdO (2.15eV) films in the pure phase. The second series of composites, their optical gaps are around the gap of Bi2S3 (1.61eV) and that of ZnS (3.7eV).
AC conductivity of our composites was reported in the frequency range of 5 Hz to 13 MHz and at the temperature of 20°C, 40°C and 60°C using impedance spectroscopy. The main results were presented by frequency dependence of complex impedance real and imaginary parts of the samples and by Nycquist diagrams at different temperatures. Thin films electrical properties were determined, proposing an equivalent circuits constituted by resistances and capacities. The relaxation times values of films computed suggested one or two relaxation process. The AC conductivity dependence on frequency and temperature revealed that a correlated barrier hopping (CBH) model of the AC conduction was the most probable process in thin films of composites. Furthermore the calculated dielectric constants depended on frequency and temperature. The interfacial and orientation polarization contributed to the enhancement of the dielectric response of the two composites
Description
Doctorat en Sciences
