Couches minces amorphes déposées par évaporation flash de composés ternaires du type LixV₂ 0₅ et MPS₃ (M = Mn, Fe, Ni, Sn, Cd, In) : caractérisation structurale et propriétés

par Corinne Gledel

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Paul Audière.

Soutenue en 1988

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

mots clés

• État amorphe
• Évaporation flash
• Analyse chimique
• Spectre IR
• Spectre UV
• Spectrométrie EXAFS
• Chimie douce
• Couches minces
• Composés lamellaires

Résumé

Ce travail est essentiellement consacré à la synthèse et l'étude de couches minces amorphes obtenues à partir de matériaux lamellaires polycristallins du type LixV₂ 0₅ (0 ≤ x ≤ 0. 2 ), M¹¹PS₃ ( M =Mn, Fe, Ni, Cd, Sn et ln2/3). La préparation de matériaux présentant une stœchiométrie correcte a nécessité la réalisation d'un dispositif d'évaporation flash permettant de travailler avec une température de 1500° C, et adapté pour tremper cette vapeur à la température de l'azote liquide. Les films amorphes ont été caractérisés par microscopie optique et électronique à balayage, analyse chimique, spectroscopies I. R. Et UV-visible. Leurs propriétés de conduction électronique ont été étudiées et comparées avec celles de leurs homologues cristallins. L’arrangement atomique local (ordre à courte distance) de plusieurs phases MPS₃ a été étudié en utilisant la spectrométrie E. X. A. F. S. Les résultats montrent qu’au sein des couches minces on retrouve la même structure de base que dans les composés cristallins correspondants. Suivant le métal M, quelques variations sont toutefois observées. La possibilité d'utiliser ces films dans des dispositifs photovoltaiques a été étudiée. Les couches minces amorphes de V₂0₅ et Li0. ₁V₂0₅ ont des propriétés semi-conductrices de type n, et conduisent à une) jonction p-n photosensible quand elles sont déposées sur du silicium (p). Finalement, nous avons examiné la possibilité de synthétiser de nouveaux matériaux amorphes M₃Ps₄, soit par évaporation flash, soit par chimie douce, c'est-à-dire par réaction d'ions métalliques M+ dans l'acétonitrile avec le ligand PS₄ ³-

Titre traduit

Amorphous thin film obtained by flash evaporation from ternary compounds such as LixV₂ 0₅ and MPS₃ (M = Mn, Fe, Ni, Sn, Cd, In) : structural characterization and properties

Résumé

This work is essentially devoted to the synthesis and study of amorphous thin films obtained from lamellar crystalline materials such as LixV₂ 0₅ (0 ≤ x ≤ 0. 2), M¹¹PS₃ (M= Mn, Fe, Ni, Cd, Sn and ln2/3)The achievement of materials presenting a correct stoichiometry has required the realization of a flash evaporation device operating at 1500° C and adapted to allow quenching of the vapor at liquid nitrogen temperature. The amorphous thin films have been characterized by, optical and electron scanning microscopy, microscopy, microprobre, UV-visible and I. R. Spectroscopies. Their electrical conductivity has been studied and compared with the crystalline parent compounds. The local atomic arrangement (short range order) of several MPS₃ films has been studied using the E. X. A. F. S. Technique. Results show that the films have the same basic structure as the parent crystalline compounds, but deviati0ns are observed, depending on the metal M. The possibility of applying these films to design new photovoltaic devices has been examined. Amorphous V₂0₅ and LixV₂0₅ films have n type semiconducting properties and they lead to photosensitive p-n junction when deposited on to p type silicon wafers. Finally, we have examined the possibility of synthesing new amorphous M₃Ps₄ materials either by flash evaporation and by a novel soft chemistry, i. E. Synthesis by reaction M ions in acetonitrile on the PS₄ ³- Ligand.