Interfaces semi-conducteur-électrolyte modifiées par voie photoélectrochimique : application au séléniure d'indium (InSe)

par Didier Sedaries

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Claude Lévy-Clément.

Soutenue en 1989

à Paris 11 .

mots clés

• Monoséléniure d' indium
• Photomodification
• Photoélectrochimie
• Semiconducteurs
• Transfert de charge
• Corrosion électrochimique

Résumé

Malgré ses bonnes propriétés optoélectroniques qui font de InSe un candidat potentiel pour des applications photoélectrochimiques, son utilisation dans une jonction semi-conducteur/électrolyte nécessite que soient auparavant résolus deux problèmes inhérents à ce type de jonction à savoir : la photocorrosion de InSe de type n et le faible rendement de InSe de type p. Le but de cette thèse a été de montrer qu'en modifiant, par voie photoélectrochimique, la surface de InSe, il est possible de contrôler la cinétique de transfert des charges photocréées et par là-même d'améliorer les propriétés de la jonction InSe/électrolyte. Sur n-InSe, nous avons montré que l'accroissement du photocourant, observé dans le polyiodure de cuivre, est lié à la présence en surface de InSe d'une interphase CuISe3-Se0 formée par réaction entre le sélénium (produit de photocorrosion) et les espèces I- et Cu+ de l'électrolyte. L'étude des propriétés photoélectrochimiques montre que l'interphase est poreuse et conduit à une stabilisation relative de InSe. Les mesures de photoréflexion, de spectroscopie de photocourant et l'observation de l'effet Seebeck indiquent que l'interphase de type p possède une bande interdite de 2 eV. Les mesures EBIC, et l'étude de dispositifs solides InSe/CuISe3-Se0 montrent l'existence d'une jonction p-n de faible rendement entre n-InSe et p-CuISe3-Se0. L'ensemble de nos résultats laisse toutefois présumer la coexistence de deux jonctions, n-InSe/électrolyte et n-InSe/CuISe3-Se0, lorsque l'électrode photomodifiée est immergée dans un électrolyte, l'interphase CuISe3-Se0 jouant essentiellement un rôle de fenêtre optique. L'accroissement du photocourant dans le polyiodure de cuivre serait attribué, d'après les mesures d'impédance complexe, à une diminution du nombre de donneurs et de la densité des états de surface. Sur p-InSe, le dépôt d'îlots de métal noble (Pt, Rh) par voie photoélectrochimique permet de catalyser le photodégagement d'hydrogène dans de très fortes proportions. La caractérisation des îlots de platine, par microscopie électronique à balayage et par SEXAFS (EXAFS de surface), a permis de montrer la corrélation existant entre les conditions de photodéposition et l'activité catalytique du platine vis à vis du photodégagement d'hydrogène.

Titre traduit

Photoelectrochemically modified semiconductor/electrolyte interfaces : studies on indium selenide (inse)

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