MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE FERHAT ABBAS-SETIF
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE CHIMIE
Thèse
Présentée par :
Messaoudi Yazid
En vue de l’obtention du diplôme de
DOCTORAT EN SCIENCES
Option : Chimie Appliquée
THEME :
Effet des additifs organiques sur les propriétés de nanostructures de
Co-Mo obtenues par déposition électrochimique
Soutenue le : /06/2014
Devant le jury composé de :
Président : L. Kaaboub Professeur UFA-Sétif-1
Rapporteur : A. Azizi Professeur UFA-Sétif-1
Examinateurs : A. Kahoul Professeur UFA-Sétif-1
L. Makhloufi Professeur UAM-Bejaia
K. Belhamel Professeur UAM-Bejaia
A. Merrouche Professeur U. M’Sila
Invité : N. Fenineche Professeur U. Belfort-Montbéliard

Remerciements
Cette thèse présente mes travaux de recherche effectués au sein du Laboratoire de
Chimie Ingénierie Moléculaire et Nanostructures (LCIMN) de l’Université de Ferhat Abbas
Sétif-1 sous la direction de Monsieur le Professeur Azizi Amor.
J’adresse mes sincères remerciements à mon directeur de thèse, Monsieur le
Professeur Aziz Amor pour m’avoir suivi, encadré et soutenu tout au long de ce travail de
recherche. Je lui présente ma plus grande reconnaissance pour m’avoir transmis une partie
de son savoir en électrodéposition et son goût pour la recherche, mais également pour la
confiance qu’il m’a donné en m’acceptant au sein de son laboratoire.
Je suis très honoré par la présence, de Monsieur L. Kaaboub, Professeur à
l’Université de Sétif-1, je le remercie d’avoir accepté de présider le jury de cette thèse. Qu’il
trouve ici l’expression de ma respectueuse reconnaissance.
Je tiens également à remercier tous les membres du jury, Monsieur A. Kahoul,
Professeur à l’Université de Sétif-1, Messieurs L. Makhloufi et K. Belhamel, Professeurs à
l'Université de Béjaia et Monsieur A. Merrouche, Professeur à l'Université de M’Sila d’avoir
accepté de juger ce travail.
Je remercie Monsieur le Professeur N. Fenineche, de l’Université de Belfort-
Montbéliard pour son aide constant pour la réalisation de ce travail. Je le remercie aussi de
sa participation au jury comme membre invité.
Bien entendu, je n’ai pas réalisé ce travail seul, la recherche est en effet le fruit d’un
travail d’équipe. Je voudrais donc remercier le plus sincèrement toutes les personnes qui
m’ont permis de réaliser ce travail. Je citerai en premier Monsieur Guy Schmerber Ingénieur
de recherche à l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), pour
son aide continu pour la réalisation de ce travail ; fourniture des substrats, mesures
structurales (DRX) et magnétique (AGFM). Egalement, Monsieur M. R. Khelladi, pour ces
conseils pratiques concernant les expériences de l’électrochimie. Je remercie tous les
collègues du laboratoire avec lesquels j’ai beaucoup discuté et plaisanté, je tiens à souligner
leurs grandes qualités humaines qui ont fait de ces années de thèse des années inoubliables.
Au-delà du cadre scientifique de cette thèse, j’adresse d’infini remerciements à mes
parents pour avoir eu confiance en moi et pour m’avoir soutenu durant ce long parcourt
d’étudiant.
Pour terminer, ce sont plus que des remerciements que j’adresse à une personne qui
se reconnaîtra… qui partage ma vie…et qui sait combien je lui suis reconnaissant de tout ce
qu’elle a pu faire pour moi.

Table des matières
Introduction générale ……………………......................................................................... 1
Chapitre I Revue bibliographique
I. Revue bibliographique ………………………………………………………………….. 5
I.1 Approche bibliographique sur les Systèmes Micro-Electromécaniques MEMS ……... 5
I.1.2 Historique …………………………………………………………………………… 7
I.1.3 Définitions et classifications ………………………………………………………… 9
I.1.4 Procédés de dépôt de couches minces pour MEMS ………………………………… 10
I.1.4.1 Dépôt résultant d’une transformation physique …………………………………… 11
I.1.4.2 Dépôt résultant d’une réaction chimique ……………………………..................... 13
I.2 Principes fondamentaux de l’électrodéposition des métaux …………………………. 15
I.2.1 Interface électrode-électrolyte ……………………………………………………… 16
I.2.2 Cinétique à l’interface électrode-électrolyte ……………………………………….. 18
I.2.3 Nucléation et croissance électrochimique …………………………………………. 25
I.2.3.1 Nucléation …………………………………………………………………………. 25
I.2.3.2 Croissance électrochimique……………………………………………………... 30
I.3 Electrodéposition des alliages …………………………………………………………. 31
I.3.1 Thermodynamique de l’électrodéposition des alliages ……………………………… 31
I.3.2 Cinétique de l’électrodéposition des alliages ……………………………………….. 33
I.3.3 Facteurs thermodynamiques affectant l’électrodéposition des alliages …………… 35
I.3.4 Effet des additifs organique sur l’électrodéposition des métaux et alliages ……….. 36
I.4 Survol de la littérature …………………………………………………………………. 37
I.4.1 Propriétés et applications du Cobalt …………………………………………………. 37
I.4.2 Propriétés et applications du molybdène …………………………………………….. 38
I.4.3 La codéposition induite du Mo avec les éléments du groupe de fer ………………. 39
I.5 Conclusion ……………………………………………………………………………... 44
Références ………………………………………………………………………………... 45
Chapitre II Techniques d’élaborations et de caractérisations des dépôts
II.1 Montage électrochimique …………………………………………………………….. 48
II.1.1 Cellule électrochimique …………………………………………………………….. 49
II.1.2 Les électrodes ………………………………………………………………………. 50
II.2 Méthodes expérimentales …………………………………………………………….. 51

II.2.1 Techniques électrochimiques ……………………………………………………….. 51
II.2.1.1 Voltammètrie cyclique (VC) ……………………………………………………… 51
II.2.1.2 Chronoampérométrie (CA) ……………………………………………………….. 54
II.2.1.3 Rendement en courant (RC) …………………………………………………......... 55
II.2.1.4 Spectroscopie d’Impédance Electrochimique (SIE) ……………………………. 56
II.2.2 Caractérisation ex-situ des dépôts …………………………………………………. 60
II.2.2.1 Mesure de l’épaisseur ……………………………………………………………. 60
II.2.2.2 Analyses morphologique par microscopie ………………………………………. 60
a) Microscopie à force atomique (AFM) …………………………………………… 60
b) Microscope Electronique à Balayage (MEB) …………………………………….63
II.2.2.3 Caractérisation structurale par diffraction des rayons X (DRX) ………………….. 65
II.2.2.4 Caractérisation magnétiques ……………………………………………………… 67
a) Le ferromagnétisme …………………………………………………………… 67
b) Courbe d’hystérésis ……………………………………………………………. 68
II.3 Conclusion …………………………………………………………………………….. 70
Références …………………………………………………………………………………. 71
Chapitre III Influence des additifs organiques sur le processus de l’électrodéposition des
alliages de Co-Mo
III.1 Optimisation des conditions expérimentales d’électrodéposition ……………………. 73
III.1.1 Détermination des concentrations des ions métalliques …………………………… 76
III.1.2 Choix du potentiel de déposition …………………………………………………... 77
III.2 Mécanisme de nucléation et de croissance de codépot Co-Mo ……………………… 79
III.2.1 Courbes courant-temps ……………………………………………………………. 79
III.2.2 Nucléation et croissance de Co-Mo en absence des additifs ……………………… 80
III.3 Effet des additifs organiques sur l’électrodéposition de l’alliage Co-Mo …………… 82
III.3.1 Ajout des additifs ………………………………………………………………….. 82
III.3.2 Ajout de saccharine ………………………………………………………………… 83
III.3.3 Ajout de citrate …………………………………………………………………….. 85
III.3.4 Effet des additifs sur le rendement en courant ……………………………………. 87
III.3.5 Influence des additifs sur le mécanisme de nucléation et croissance …………….. 88
III.3.5.1 Courbes transitoires ……………………………………………………………… 88
III.3.5.2 Nucléation et croissance en présence des additifs ………………………………. 89
III.4 Influence des additifs sur les propriétés de corrosion des codépots de Co-Mo ……… 92
III.4.1 Courbes de polarisation (Courbes de Tafel) ……………………………………..... 92

III.4.2 Etude par spectroscopie d’impédance électrochimique …………………………… 95
III.5 Conclusion …………………………………………………………………………… 99
Références ………………………………………………………………………………… 100
Chapitre IV Influence des additifs sur les propriétés des codépôts de Co-Mo
IV.1 Détermination des épaisseurs de codépôts …………………………………………. 103
IV.2 Effet des additifs sur la morphologie ……………………………………………….. 105
IV.2.1 Etude par microscope à force atomique ………………………………………….. 105
IV.2.2 Etude par microscope électronique à balayage ……………………………………. 108
IV.3 Caractérisation structurale de codépôts………………………………………………. 112
IV.4 Effet des additifs sur les propriétés magnétiques …………………………………… 116
IV.5 Conclusion …………………………………………………………………………… 120
Références ………………………………………………………………………………… 122
Conclusion générale ……………………………………………………………………… 124