Synthèse par CBD et caractérisation de films d'oxydes de cuivre

Abstract

Les nanostructures d'oxydes de cuivre suscitent un intérêt particulier pour une variété d'applications parmi lesquelles on peut citer le photovoltaïque. Dans ce mémoire, notre étude consiste à élaborer des nano-cristallites d'oxydes de cuivre (CuO et Cu2O) par CBD. Cette technique de synthèse est simple et peu couteuse. Les échantillons ont été caractérisés par gravimétrie, diffraction des rayons X (DRX) et spectroscopie UV-Visible (UV-Vis). En fonction du paramètre varié et de l'oxyde considéré, les épaisseurs mesurées se situent entre 44 et 972 nm. Les spectres DRX des échantillons ont révélé les structures respectives de la ténorite et de la cuprite pour CuO et Cu2O. La taille moyenne des nano-cristallites de Cu2O est de 8,8 nm. Dans le cas de CuO, la taille des nano-cristallites augmente lorsque le pH et le contenu en PVP augmente. La taille moyenne des cristallites demeure dans l'intervalle (8,9 nm - 13,3 nm). L'absorption UV-Vis a permis de calculer le gap optique de Cu2O. La valeur de celui-ci se situe dans l'intervalle (2,21 eV - 2,48 eV) pour le précurseur CuCl2 et dans un intervalle plus étroit (2,40 eV - 2,47 eV) pour le précurseur CuSO4. Les dépôts de CuO montrent un double seuil d'absorption et les valeurs des gaps varient entre 1,01 et 1,55 eV selon le pH, le temps de dépôt et le contenu en PVP. Ce double seuil d'absorption, caractéristique de l'existence d'une deuxième phase autre que le CuO, disparaît pour ne laisser qu'un simple seuil d'absorption dans le cas d'un temps de dépôt de 60 min.

Copper oxide nanostructures have attracted particular interest for a variety of applications including photovoltaics. In this work, our study consists in producing nano-crystallites of copper oxides (CuO and Cu2O) by CBD. This technique is simple and inexpensive. The samples were characterized by gravimetry, X-ray diffraction (XRD) and UV-Visible spectroscopy (UV-Vis). Depending on the varied parameter and the oxide considered, the measured thicknesses are between 44 and 972 nm. The XRD spectra of the samples revealed the respective structures of tenorite and cuprite for CuO and Cu2O. The average size of the Cu2O nanocrystallites is 8.8 nm. In the case of CuO, the size of the nanocrystallites increases with increasing pH and PVP content. The average CuO crystallite size remains in the range (8.9nm - 13.3nm). UV-Vis absorption made it possible to calculate the optical gap of Cu2O. The value of this is in the range (2.21 eV - 2.48 eV) for the precursor CuCl2 and in a narrower range (2.40 eV - 2.47 eV) for the precursor CuSO4. CuO deposits show a double absorption threshold and the values of the gaps vary between 1.01 and 1.55 eV depending on the pH, the deposition time and the PVP content. This double absorption threshold, characteristic of the existence of a second phase other than CuO, disappears to leave only a simple absorption threshold in the case of a deposition time of 60 min.