Synthèse par voie électrochimique et ‎caractérisation de couches minces photoactives ‎d’oxyde de cuivre ‎‎(Cu2O)‎

Abstract

Dans ce travail de thèse, la synthèse électrochimique de l'oxyde cuivreux (Cu2O) est introduite. ‎Les effets des paramètres de déposition, tels que le potentiel appliqué, la température et le pH du ‎bain sur les propriétés des dépôts de Cu2O de types « p » et « n » ont été étudiés. Le comportement ‎électrochimique a été étudié en utilisant la voltampérométrie cyclique, la spectroscopie d'impédance ‎électrochimique et la voltampérométrie. La déposition en couches minces a été effectuée sur des ‎substrats en oxyde d'étain et d'indium (ITO) à partir d'une solution alcaline à base de lactate de Cu ‎‎(II) à différents potentiels cathodiques sans recuit. Il a été montré que le potentiel appliqué influait à ‎la fois la structure et la formation de phases ainsi que l'énergie de la bande interdite des dépôts. Les ‎caractérisations morphologiques, optiques et structurelles des échantillons ont été réalisées à travers ‎respectivement la microscopie électronique à balayage à effet de champ (FESEM), la diffraction des ‎rayons-X (XRD) et la spectroscopie UV-VIS. Les observations en microscopie des dépôts tels que ‎préparés ont révélé des cristallites octaédriques uniformes en coalescence ressemblant à des roses de ‎sable. L'étude par DRX a montré que les dépôts étaient cristallins et a révélé la présence de deux ‎autres phases d'oxyde de cuivre sousstœchiométriques (Cu4O3 et Cu64O), en fonction du potentiel ‎appliqué. La taille des cristallites, évaluée à l'aide de la formule de Scherer, variait fortement avec le ‎potentiel cathodique et augmentait dans la plage de potentiel de -0,65 à -0,75 V, indiquant que les ‎dépôts ont une meilleure cristallisation. Les bandes interdites, déduites des tracés expérimentaux de ‎Tauc, se sont avérées être de 2,33, 1,98, 2,25, 2,27 et 2,50 eV pour les couches minces déposées à -‎‎0,60, -0,65, -0,70, -0,75 et -0,8 V vs Ag/AgCl respectivement. Un mécanisme de formation de phase ‎est proposé et discuté.