L’effet des températures du traitement thermique sur les caractéristiques des couches minces TiO2 super-hydrophilique élaboré par voie sol gel (Dip coating).

Abstract

Le travail présenté dans cette mémoire est porté sur l’élaboration et l’étude des propriétés morphologiques, compositions chimique, structurales et optiques des couches minces d’oxyde de titane préparées par la méthode « dip coating ». Afin d’étudier l’effet de la température du traitement thermique sur les caractéristiques des couches minces TiO2 élaboré par la technique sol gel (Dip coating), on a préparé une série d’échantillons: 5couches déposées sur lames de verre (5-TiO2/verre) et traitées à différentes température de recuit (500- 650°C) pendent 2heurs. N o us avons caractérisé les couches minces d’oxyde de TiO2 non-dopées par des méthodes variées : MEB pour étudier l’état de la surface, pour connaitre le pourcentage massique de chaque élément formant le dépôt TiO2, on a étudié la composition chimiques des couches minces par la technique EDS, la diffraction des rayons X (DRX) pour l’étude structurale, et enfin la spectroscopie UV-Visible pour l’étude des propriétés optiques. L’analyse des images MEB obtenus pour les différentes couches minces TiO2 traitées à différents température de récuit, nous amène à dire que ces couches minces ne sont pas uniformes, rugueux, indiquent des zones vierges profondes et présentent quelques fissures. L’effet de la température de recuit sur la morphologie des couches minces TiO2 est clairement observé par le recouvrement des substrats de verre. Ces résultats sont très cohérents avec les caractérisations EDS. L ’analyse des résultats de la composition chimique des couches minces TiO2 élaborées par la méthode sol-gel (dip-coating) nous fait conclure que plus la température de recuit augmente à partir de 500°C, plus la teneur de titane dans la couche augmente. L’étude par diffraction de rayons X (DRX) a montré que la phase présenté par toutes les couches est cristalline avec un seul pic à 25,65° de structure tetragonal d’une orientation préférentielle suivant le plan (101), une forte stabilité de la phase anatase dans toute gamme de température palier (500°C - 650°C), la phase anatase donne une grande stabilité chimique, cette augmentation est dû à la stabilité de la phase anatase et l’amélioration de cristallinité.L’analyse des résultats de la taille des grains qui a calculée en utilisant la formule de Debye- Scherrer explique à nous qu’elle varie entre (0.543 et 0.589 nm), Au terme de cette étude, nous pouvons dire que : selon le mécanisme expliqué de dip coating dans le chapitre I, cette technique est bien adaptée à l’élaboration des couches minces de TiO2 de bonne qualité cristalline. P our l’étude des propriétés optiques des couches minces de TiO2, nous avons utilisé la technique de la spectroscopie UV-Visible. Les caractéristiques optiques des couches minces de TiO2 sont variées en fonction de la température de récuit(T= 500,550, 600 et 650°C). On remarque la présence des grandes valeures de transmittance, la valeur de gap optique augmente avec l’augmentation de la température de recuit, dû à l’augmentation de la valeur maximale de la transmittance. Pour la température de recuit égal à 650°C, la valeur gap optique augment à Eg= 3,84 eV. Cette augmentation due à la pauvre en O2 et riche en Ti.