يملعلا ثحبلاو يلاعلا ميلعتلا ةرازو

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université d’Oran des Sciences et de la Technologie (USTO-MB)
« Mohamed BOUDIAF »
Faculté des sciences
Département : Technologie des Matériaux
Spécialité : Physique Option : Technologie des Matériaux
et physique des dispositifs
Présenté par : MonsieurKHARROUBI Bachir
Soutiendra publiquement son Thèse de Doctorat es Science intitulé :
Soutenue le : 03/06/2014 à 10 :00 H
Devant le jury composé de :
Président: Mr. HAMZAOUI Saad Professeur U.S.T.O (M B)
Rapporteur : Mr. BAGHDAD Rachid Professeur Univ. Tiaret (IK)
Co-Rapporteur Mr. ADNANE Mohammed Professeur U.S.T.O (M B)
Examinateur: Mr. BOUAZZA Amar Professeur Univ. Tiaret (IK)
Examinateur : Mr. BELHADJI Maamar Professeur Univ. Oran Es-sénia
Examinateur: Mr. HIADSI Said Professeur U.S.T.O (M B)
Année Universitaire 2013/2014
Effet du dopage par le manganèse et le cobalt, sur les propriétés
structurales et optiques des couches minces nanostructurées de
ZnO préparées par spray pyrolyse ultrasonique

Remerciements
Je tiens à remercier vivement le Professeur R.Baghdad pour avoir accepté de diriger
mon travail de thèse de doctorat, pour son aide, sa patience, ses conseils avisés, et la
motivation qu’il a su m’insuffler tout au long de la réalisation de ce travail.
Je tiens à remercier vivement le Professeur M. Adnane pour avoir accepté de me co-
encadré. Je le remercie surtout pour ses conseils durant la préparation de mon mémoire de
magister et ces recommandations le long de la préparation de mon doctorat.
Je remercie très sincèrement le Professeur S. Hamzaoui, pour m’avoir fait l’honneur
d’accepter de présider le jury de ce mémoire. Je suis très reconnaissant à ce grand Homme qui
m’a initié à la recherche scientifique.
Que Monsieur S. Hiadsi, Professeur à l’université des sciences et de la Technologie
(M.B), trouve ici mes sincères remerciements d’avoir accepté d’être membre de mon jury.
Mes remerciements les plus sincères sont également adressés à Monsieur A. Bouaza
Professeur à l’université Ibn Khaldoun Tiaret, qui m’a fait honneur d’être jury pour ce travail
et surtout ses conseils.
Que Monsieur M. Belhadji, Professeur à l’université d’Oran Es-sénia, trouve ici mes
sincères remerciements d’avoir accepté d’être membre de mon jury.
Je tiens à remercier vivement Messieurs M. Bousmaha, M. A. Bezzerrouk, Mlles K.
Chebbah, et N. Sahnoune d’avoir su me supporter le long de ce travail ; surtout mes
fréquentes interrogations sur le sujet de ma thèse de doctorat.
Je remercie également tous mes collègues et tous ceux qui ont contribué de près ou de
loin à la réalisation de ce travail.

SOMMAIRE
Introduction…………………………………………………………………… 1
Chapitre I
L'Oxyde de Zinc sous toutes les coutures
I-1 Structure cristalline……………………………………………………........... 5
I-2 Propriétés physiques et chimiques…………………………………............... 7
I-3 Structure de bande d'énergie………………………………………................ 8
I-4 Dynamique du réseau cristallin……………………………………................ 10
I-5 Propriétés électriques………………………………………………............... 11
I-6 Propriétés optiques…………………………………………………............... 14
I-7 Des dopants pour le ZnO…………………………………………….............. 16
Références…………………………………………………………………….. 19
Chapitre II
Synthèse des couches minces et nanostructures de l'oxyde de zinc
II-1 Dépôt physique en phase vapeur (PVD)………………………………………. 24
II-1-1 Evaporation thermique………………………………………………………… 24
II-1-2 Pulvérisation cathodique réactive (Sputtering)………………………………... 25
II-1-3 Dépôt par ablation laser pulsé (PLD)…………………………………………. 27
II-1-4 Dépôt par déviation angulaires (GLAD Glancing Angle Deposition)………… 28
II-2 Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)……………………………………… 29
II-2-1 Dépôt par solution chimique (SBC: Solution Based Chemistry)……………… 30
II-3 Spray Pyrolyse Ultrasonique……………………………………….................. 33
Références…………………………………………………………………….. 50

Chapitre III
Techniques de caractérisations
III-1 Profilometrie………………………………………………………………...... 54
III-2 Spectroscopie infrarouge………………………………………………............. 55
IIII-3 Spectroscopie Raman …………………………………………………………. 57
III-4 Analyse dispersive en energie edax/sem (energy dispersive x-ray
spectrometry)
62
III-5 Mesures de diffraction des rayons x…………………………………………… 63
III-6 Transmission optique ………………………………………………………… 68
III-7 Mesures électriques……………………………………………………………. 73
Références…………………………………………………………………….. 75
Chapitre IV
Résultats et Discussions
ZnO:Mn
Introduction…………………………………………………………………… 76
IV-1 Effet du substrat………………………………………………………………. 76
IV-2 Contenu des solutions ou résultats des mesures EDX………………………… 79
IV-3 Cas du dopant Mn……………………………………………………………... 80
IV-3-1 Résultats de la diffraction des rayons X………………………………………. 82
IV-3-2 Résultats de la spectroscopie de diffusion Raman……………………………. 85
IV-3-3 Résultats de la spectroscopie d'absorption infrarouge (FTIR)……………….. 93
IV-3-4 Résultats de la spectrophotométrie Uv-Vis-NIR……………………………… 97
Reference……………………………………………………………………… 103

Chapitre V
Résultats et Discussions
ZnO:Co
Introduction…………………………………………………………………… 105
V-1 Conditions de dépôt des couches minces de ZnO :Co………………………... 105
V-2 Résultats de la diffraction des rayons X………………………………………. 106
V-3 Résultats de la spectroscopie d'absorption infrarouge (FTIR………………… 115
V-4 Résultats de la spectroscopie de diffusion Raman……………………………. 116
V-5 Résultats de la spectrophotométrie Uv-Vis-NIR……………………………… 125
V-6 Résultats des mesures électriques……………………………………………... 136
V-7 Références…………………………………………………………………….. 139
Conclusion…………………………………………………………………….. 143
Annexe1 :
Cas du dopage par l’étain (Sn)……………………………………… 146
Annexe2 :
Cas du dopage par le Liithiun (Li)………………………………… 168
Annexe3 :
Moss-Burstein effect……………………………………………… 174