Étude de couches minces multiphasées CeO2-CuOz ou substituées Ce1-x Ndx O2-δ obtenues par ablation laser : microstructure, texture, propriétés catalytiques et électriques

Study of multiphase Ce2-CuOz and substitue Ce1-x Ndx O2-δ thin films obtained by laser ablation technique : microstructure, texture, electrical and catalytic properties

• Auteur / Autrice : Magdalena Chmielowska
• Direction : Jean-Raymond Gavarri, Jan Kusinski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulon en cotutelle avec Akademia Gorniczo-Hutnicza (AGH, Cracovie, Pologne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrocatalyse

Spectroscopie laser

Détecteurs de gaz

Couches minces

Oxydes de cérium

Résumé

Les films minces de cérine pure et dopée au cuivre et au néodyme ont été déposés par un laser pulsé sur un substrat de Si(100) porté à 750oC. Les influences des fractions atomiques du cuivre et du néodyme (6. 5 - 27% at. Cu, Nd) ainsi que du temps d'exposition (t=30 - 360 s) ont été analysées. Les analyses ont montrées une évolution d'orientation préférentielle des couches minces. L'orientation préférentielle de (111) de la cérine pure se transforme vers une orientation (200) lorsque la teneur des dopants augmente. Les grains de CeO2 pure ont une morphologie de forme triangulaire, les grains dopés au cuivre ont une forme de bâtonnets et dopés au néodyme une forme ovoïde. Les calcules des paramètres de maille montrent qu'un système multiphasé de type {CeO2-CuO-Cu2O} et une solution solide {Ce1-xNdxO2-δ} se forment. Le changement de la structure et de l'orientation préférentielle a une grande influence sur les propriétés catalytiques et électriques des films minces.

CeO2 thin films doped with copper and neodymium oxides were elaborated by Pulsed Laser Deposition Technique on Si(100) substrate temperatures of 750oC, with variable atomic fractions of copper and neodymium (6. 5 - 27 % at. Cu, Nd) and deposition times (t=30 - 360 s). Analyses clearly proved that Cu and Nd additions modify the preferential orientation of thin films. Preferred (111) orientation of pure CeO2 crystals change into (200) orientation, when the concentration of additions increases. The morphology of the CeO2 grains changes from triangles, for pure CeO2 thin films, to rods grains for Cu doped films and to ovoid forms grains for Nd doped films. In addition, cell parameter analyses showed that a multiphase system {CeO2-CuO-Cu2O} and a solid solution {Ce1-xNdxO2-δ} were formed. Analyses showed that, the change of the Cu and Nd doped CeO2 texture and microstructure has a significant influence on their catalytic and electrical properties