Synthèse et caractérisation de couches minces de sulfure de zinc : applications physiques et simulations numériques

Elaboration, characterization and design of ZnS thin films for optoelectronic applications

• Auteur / Autrice : Abdelhak Jrad
• Direction : Souad Ammar, Najoua Kamoun Turki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Surface, Interface, Matériaux fonctionnels
• Date : Soutenance le 17/07/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes (Paris ; 2001-....)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Despaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Souad Ammar, Najoua Kamoun Turki, Gilles Despaux, Fabien Delpech, Hamadi Khemakhem, Hager Maghraoui
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Fabien Delpech, Hamadi Khemakhem

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photopiles

Semiconducteurs -- Dopage

Métaux de transition

Sulfure de zinc

Mots clés libres

Dépôt chimique en solution

Dopage

Silvaco ATLAS

Chemical Bath Deposition

Doping

Silvaco ATLAS

Résumé

Le sulfure de zinc est l'un des premiers semiconducteurs découverts. Il a un grand potentiel d’applications grâces à ses propriétés physicochimiques. Il est intensément utilisé dans des applications optoélectroniques, photocatalytiques et pour la détection de gaz. En particulier, il est utilisé pour des applications photovoltaïques. Dans ce contexte, nous avons commencé par l’étude de l’effet du dopage par des métaux de transition (manganèse, cobalt et cuivre) sur les propriétés structurales, microstructurales, morphologiques, optiques, électriques et magnétiques des couches minces de sulfure de zinc préparées par la technique de dépôt chimique en solution (chemical bath deposition (CBD)) par diffraction aux rayons X, spectroscopie photoélectronique X, spectroscopie Raman, spectroscopie infrarouge, microscopie électronique à balayage, spectrophotométrie UV-Vis-NIR, effet Hall et SQUID. En second lieu nous avons étudié l’effet de la variation de l’épaisseur des couches formant la cellule photovoltaïque à base de Cu(In,Ga)Se2 par la simulation numérique à deux dimensions sous éclairement AM1.5 de puissance 100 mW/cm2 effectué sous Silvaco ATLAS

Zinc sulfide is one of the first semiconductors discovered. It has great potential application thanks to its physicochemical properties. It is used extensively in optoelectronic, photocatalytic and gas detection applications. In particular, it is used for photovoltaic applications. In this work, the effect of doping by transition metals (manganese, cobalt and copper) on the structural, microstructural, morphological, optical, electrical and magnetic properties of zinc sulfide thin films prepared by chemical bath deposition (CBD) technique are studied by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, Raman spectroscopy, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, UV-VIS-NIR spectrophotometry, Hall effect and SQUID. The modeling and optimization of higher efficiency Cu(In,Ga)Se2 solar cells are also investigated in this thesis for various layers thickness by using Silvaco ATLAS