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    Caractérisation cristallochimique et propriétés optoélectroniques des matériaux chalcopyrites à base de cuivre
    (2009) Ouahida Aissaoui
    Dans ce mémoire de Magister, nous montrons que la combinaison du dépôt par évaporation flash et d'un recuit est appropriée pour la préparation de couches minces de CuGaSe2 et nous procédons à l'étude des propriétés optiques et électriques de ce matériau. Avant d'entreprendre la caractérisation électrique des couches, nous nous sommes d'abord assuré de leurs propriétés physico-chimiques. Pour la caractérisation chimique, nous avons utilisé la spectroscopie en dispersion d'énergie des rayons X (EDS). Cette caractérisation a révélé que la composition volumique des couches est non stœchiométrique, mais que la composition de surface est enrichie en phase binaire Cu2-xSe. Un tel écart de composition était attendu puisque le même phénomène avait été rapporté pour des échantillons massifs de CuGaSe2. La structure cristalline des couches de CuGaSe2 a été étudiée par diffraction des rayons X (DRX). Cette technique a montré que les couches déposées par évaporation flash sur des substrats de verre à température ambiante sont amorphes. Puisque les couches doivent être cristallines pour les fins de l'étude des propriétés physiques, celles-ci ont été recuites. Après traitement thermique, les couches présentent la phase Chalcopyrite et la phase binaire Cu2-xS, elles sont polycristallines et les grains présentent une orientation préférentielle suivant (112). Nous avons profité du recuit pour réaliser une étude de la recristallisation des couches basée sur l'analyse de RX. Cette étude a permis de mettre en évidence l'influence des paramètres: de composition, température de substrats et de recuit sur la recristallisation et sur les propriétés optiques. La caractérisation morphologique des couches a été faite par microscopie électronique à balayage (M.E.B). Les couches déposées sont denses, lisses et ne présentent pas de «trous d'épingle ». Après traitements à haute température, nous observons, par M.E.B, la présence de cristallites à la surface des films. La composition exacte, la structure, ainsi que l'origine de ces cristallites demeurent toutefois inconnues.
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    Etude des propriétés physiques des couches minces de structure chalcopyrite
    (2011) Ouahida Aissaoui
    Le présent travail de ma thèse de doctorat porte sur la synthèse et la caractérisation des matériaux chalcopyrites à base de cuivre, utilisés comme absorbeurs dans les cellules photovoltaïques. Nous avons utilisé diverses techniques pour analyser leurs caractéristiques structurales, physico-chimiques et optoélectriques. La première partie de ce travail a été consacrée à la maîtrise de l’élaboration des composés ternaires sous forme de couches minces et leurs caractérisations. Des couches minces de CuInSe2 ont été préparées par évaporation séquentielle des trois éléments Cu, In et Se, sur des substrats en verre, selon la configuration Cu/In/Se. Elles montrent à l’état de dépôt une structure quasi amorphe. Pour aboutir à une cristallinité suffisante et de bonne qualité, la couche doit subir un traitement de recuit à 450°C et un décapage au KCN. L’étude par diffraction des rayons X après recuit a permis l'identification de la phase chalcopyrite accompagnée d’une phase cubique Cu2-xSe. Les propriétés optiques et électriques sont influencées par les traitements thermique et chimique. La mesure des propriétés optiques fondamentales effectuée sur ces films après le recuit et le décapage présente un coefficient d'absorption α de l'ordre de 104 cm -1 et un gap optique direct égal à 0.98 eV valeur très adapté au spectre solaire. La variation de la conductivité en fonction de la température montre qu’elle est gouvernée par deux mécanismes de conduction. La seconde partie a été consacrée à l’étude des couches du système CuIn1- xGaxTe2 (x= 0, 0,5 et 1), préparées par évaporation flash. Les diagrammes de diffraction de rayons X montrent la dominance de la phase chalcopyrite avec des paramètres cristallins variant linéairement avec la teneur en gallium. Les mesures de la transmission ont montré que les échantillons analysés sont des semi-conducteurs à gap direct. Les mesures de l'absorption ont permis d'évaluer les énergies de gap. Leurs valeurs varient de 1,06 eV pour le CuInTe2 (x=0) à 1,21 eV pour le CuGaTe2 (x=1). D’autres paramètres optiques des ternaires (CuInTe2 et CuGaTe2) ont été déterminés en utilisant la méthode de Swanepoel.