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

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

• Auteur / Autrice : Didier Sedaries
• Direction : Claude Lévy-Clément
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrosion électrochimique

Transfert de charge

Semiconducteurs

Photoélectrochimie

Mots clés libres

Monoséléniure d' indium

Photomodification

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.