Étude de semi-conducteurs de type p nanostructurés à base de métaux de transition pour une application en DSSC-p PDF Download
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Author: Baptiste Polteau
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Languages : fr
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Book Description
Dans le but d'améliorer le rendement des cellules à colorant de type p (DSSC-p), ces travaux s'attachent à la synthèse et la caractérisation de matériaux semi-conducteurs de type p (SCs-p) sous forme de nanoparticules. En ce sens, des SCs-p répondant à un cahier des charges (bande de valence basse en énergie, grande surface spécifique, bon conducteur et bonne transparence) ont été étudiés. Dans ce cadre, une stratégie a été développée pour améliorer les propriétés de NiO (l'actuel matériau de référence) en optimisant sa nanostructuration, sa forte non-stœchiométrie en nickel et par son dopage à l'azote, paramètres tous favorables à la stabilisation de la valence mixte Ni3+/Ni2+, origine de la conductivité de type p. Cette longue étude a été initiée à partir d'un précurseur de nickel original nanostructuré Ni3O2(OH)4, à forte valence mixte Ni3+/Ni2+. La décomposition sous air et sous ammoniac de ce précurseur à basse température (250 °C) a permis de préparer Ni1-xO nanostructuré, fortement non-stœchiométrique (VNi = 25 %), de grande surface spécifique (240 m2.g-1) et dopé azote (NiO:N). De plus, deux matériaux non oxydes à structure delafossite, que sont les carbodiimides de nickel (NiNCN) et de manganèse (MnNCN) ont été préparés et caractérisés comme de nouveaux semi-conducteurs de type p, permettant de monter la première DSSC-p à base de NiNCN.
Author: Baptiste Polteau
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Languages : fr
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Dans le but d'améliorer le rendement des cellules à colorant de type p (DSSC-p), ces travaux s'attachent à la synthèse et la caractérisation de matériaux semi-conducteurs de type p (SCs-p) sous forme de nanoparticules. En ce sens, des SCs-p répondant à un cahier des charges (bande de valence basse en énergie, grande surface spécifique, bon conducteur et bonne transparence) ont été étudiés. Dans ce cadre, une stratégie a été développée pour améliorer les propriétés de NiO (l'actuel matériau de référence) en optimisant sa nanostructuration, sa forte non-stœchiométrie en nickel et par son dopage à l'azote, paramètres tous favorables à la stabilisation de la valence mixte Ni3+/Ni2+, origine de la conductivité de type p. Cette longue étude a été initiée à partir d'un précurseur de nickel original nanostructuré Ni3O2(OH)4, à forte valence mixte Ni3+/Ni2+. La décomposition sous air et sous ammoniac de ce précurseur à basse température (250 °C) a permis de préparer Ni1-xO nanostructuré, fortement non-stœchiométrique (VNi = 25 %), de grande surface spécifique (240 m2.g-1) et dopé azote (NiO:N). De plus, deux matériaux non oxydes à structure delafossite, que sont les carbodiimides de nickel (NiNCN) et de manganèse (MnNCN) ont été préparés et caractérisés comme de nouveaux semi-conducteurs de type p, permettant de monter la première DSSC-p à base de NiNCN.
Author: Eric Vinod Sandana
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Languages : en
Pages : 208
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Ce travail a pour objectif la maitrise de la croissance et l'analyse des propriétés des nanostructures d'oxyde de zinc (ZnO). Trois procédés de fabrication de nanostructures de ZnO ont été étudiés : dépôt chimique en phase vapeur de composés organométalliques (MOCVD), dépôt par ablation laser (PLD) et dépôt par transport physique en phase vapeur (PVT). Les substrats utilisés pour cette étude sont : saphir, silicium, ZnO massif, acier austénitique, mylar et papier. Les nanostructures ont été caractérisées par différentes techniques, notamment la microscopie électronique à balayage, la photoluminescence, la cathodoluminescence, la diffraction de rayon X et des mesures de réflectivité. Une grande variété de formes de structures a été obtenue par les trois procédés de croissance : nanofiles, nanocolonnes, nanocônes, nanopeignes. Mais par PLD on obtient des réseaux de nanocolonnes et nanocônes autoformées, alignées, verticales, homogènes dont les qualités structurales sont excellentes y compris sur des substrats avec lesquels ZnO n'a pas un bon accord paramétrique. Ces nanostructures sont obtenues sans utiliser de catalyseur. Leurs propriétés d'émission sont aussi excellentes avec des bandes de défauts, observables en PL, relativement faibles. La faisabilité de composants à base de nano ZnO a été démontrée grâce à la réalisation d'une nanoLED de type n-nanoZnO/ p-Si, mais aussi par la reprise de croissance de GaN sur des nanocônes de ZnO/Si qui agissent comme une couche antireflet (~95% d'absorption de la lumière visible). L'étude a aussi porté sur la fabrication d'un composant transistor couche mince dont les caractéristiques de transfert rectifiante ont été obtenues.
Author: Adèle Renaud
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Languages : en
Pages : 200
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Les travaux de thèse portaient sur la réalisation de cellules à colorant de type p (DSSCp) avec une photocathode autre que NiO. L’objectif était de remplacer ce semi-conducteur de type p par des matériaux plus transparents, plus conducteurs et présentant une bande de valence plus basse en énergie pour permettre de générer des tensions en circuit ouvert (VOC) plus élevées. Dans ce cadre, les composés CuGaO2, LaOCuS et ZnO:N ont été synthétisés sous la forme de nanoparticules, caractérisés par diffraction des rayons X et leurs potentiels de bandes plates (Vbp) déterminés par spectroscopie d’impédance complexe. Il en résulte que CuGaO2, LaOCuS et ZnO:N présentent respectivement des Vbp nettement supérieur (0,49 V/ECS), similaire (0,26 V/ECS) et inférieure (0,20 V/ECS) à celui de NiO (0,33 V/ECS). Naturellement, des cellules à colorant à base du matériau de la famille des delafossites ont été réalisées et testées avec la dyade PMI-NDI comme colorant et un complexe de cobalt comme médiateur rédox. Une VOC supérieure à celle observée pour NiO dans les mêmes conditions a été mis en évidence. Ce résultat est malheureusement terni par un courant en court-circuit (Jsc) moindre. Pour tenter de remédier à cet inconvénient, des matériaux CuGaO2:Mg avec des surfaces spécifiques supérieures à celle de CuGaO2 ont été réalisés et testés. Parallèlement, nous nous sommes attachés à la réalisation de cellules à base de LaOCuS, autrement plus conducteur que NiO, tandis que la conductivité de type p de ZnO:N a été caractérisée plus en profondeur.
Author: Guido Alfredo Intronati
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Languages : en
Pages : 0
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In the first part of this thesis we consider a doped GaAs semiconductor and study the spin relaxation on the metallic side of the metal-insulator transition. We take into account two different types of spinorbit coupling, the first of them being associated to the presence of extrinsic impurities, while the other one is the Dresselhaus coupling. To tackle the spin dynamics problem, we develop an analytical formulation based on the spin diffusion of an electron in the metallic regime of conduction of the impurity band. The full derivation provides us with an expression for the spin-relaxation time ,which is free of adjustable parameters. We complement this approach and back our analytical results with the numerical calculation of the spin lifetime.In the second part of the thesis we consider a quantum dot hosted in an InAs nanowire (with awurtzite crystalline structure) and study the effect of spin-orbit coupling on the eigenstates of the zero-dimensional system. We develop here an exact analytical solution for the quantum dot, takinginto account the proper effective spin-orbit coupling for this type of material. We focus on the Dresselhaus coupling, which presents a cubic-in-k term, along with a linear term, characteristic of wurtzite materials. A Zeeman interaction from an external magnetic field is included as well and we compute the effective g-factor as a function of the dot size. Finally, we calculate the spin-relaxation due to acoustic phonons, taking into account the phonon potentials corresponding to the wurtzite structure.
Author: Mohammed Mansour
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Languages : fr
Pages : 159
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Le silicium et le germanium sont les deux matériaux semiconducteurs les plus étudiés par le monde scientifique. L’intérêt pour ces matériaux provient de leurs propriétés optiques et électroniques et de leur potentiel d’application en nanotechnologie. En effet, l’intense photoluminescence dans le visible observée sur des nanocristaux de silicium et de germanium ouvre des perspectives d’application en optoelectronique mais également en nanoélectrique où leur capacités à stocker et restituer des charges est très prometteuse. Cependant, les mécanismes physiques responsables de ces nouvelles propriétés optiques et électroniques sont en cours de développement. Dans ce contexte, ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de l’étude des propriétés optiques des nanocristaux de silicium nc-Si et de germanium nc-Ge par une technique optique non destructive, l’ellipsométrie spectroscopique. Ces nanocristaux, élaborés à l’Institut d’Électronique du Solide et des Systèmes (InESS) à Strasbourg, sont obtenus par implantation ionique et un recuit à haute température. L’objectif de notre étude est de comprendre leur comportement optique à travers la détermination de leur fonction diélectrique complexe dans une large gamme spectrale UV-Visible, les transitions optiques à hautes énergies (Singularités de Van Hove) dans toute la zone de Brillouin ainsi que leur énergie de gap. Nous avons étudié également l’influence des conditions d’élaboration et en particulier la température d’implantation sur les propriétés optiques et structurales des nanocristaux. Des modèles physiques adaptés à chaque échantillon ont été mis au point afin d’extraire la réponse optique de ces nanomatériaux. Les résultats obtenus sont discutés dans le cadre des modèles théoriques basés sur le confinement quantique présentés dans la littérature.
Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Mohd Shkir
Publisher:
ISBN: 9781774638224
Category : Science
Languages : en
Pages : 0
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This book shines a spotlight on the significance and usefulness of nanomaterials for the development of optoelectronic devices and their real-life applications. It presents an informative overview of the role of nanoscale materials in the development of advanced optoelectronic devices at nanoscale and discusses the applications of nanomaterials in different forms prepared by diverse techniques in the field of optoelectronic and biomedical devices. Major features, such as type of nanomaterials, fabrication methods, applications, tasks, benefits and restrictions, and saleable features, are well covered. Key features: - Explains the features of 0D, 1D, 2D and 3D nanomaterials - Exhibits the wide range of applications of nanomaterials in optoelectronics, photonics, biosensing, x-rays and x-ray detectors, medical imaging, visible light photodetectors, etc. - Discusses the advances in miniaturized nanoscale devices for biomedical applications - Describes the various preparation methods for advanced nanomaterials and their functionalization for fabrication of nanoelectronics devices
Author: Ruhiyuddin Mohd Zaki
Publisher: Trans Tech Publications Ltd
ISBN: 3038261920
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 774
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Volume is indexed by Thomson Reuters CPCI-S (WoS). This volume covers all aspects of sustainable materials engineering on a fundamental and technological level, with focus on the materials recycling related industries. It addresses both technological and sustainability issues related with materials recycling and value adding waste or low-grade materials as well as reinforcing materials for products.
Author: Songyuan Dai
Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG
ISBN: 311034436X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 524
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The operation of everything in the universe needs a special „material“-energy. The earth is no exception. There are many kinds of energy sources on earth. But where does the earth‘s energy come from? The answer is that everything grows under the sun. Developing renewable energy is of strategic importance to achieve sustainable energy supply. Simulating natural photosynthesis is the ultimate goal of effi cient solar energy conversion. Photovoltaic technology has been widely used in industry and will be one of the major energy sources in the future. Developing new materials and structures, the photoelectric conversion effi ciency of solar cells will be improved day by day, and solar cells will attract more and more attention. This book presents principles of solar photovoltaic conversion, and introduces the physical and chemical processes involved. Mechanisms which affect solar cell performance are also discussed.
Author: Paolo Mele
Publisher:
ISBN: 9781536160864
Category : Zinc oxide thin films
Languages : en
Pages : 0
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Book Description
Zinc oxide (ZnO) is an n-type semiconductor with versatile applications such as optical devices in ultraviolet region, piezoelectric transducers, transparent electrode for solar cells and gas sensors. This book "ZnO Thin Films: Properties, Performance and Applications" gives a deep insight in the intriguing science of zinc oxide thin films. It is devoted to cover the most recent advances and reviews the state of the art of ZnO thin films applications involving energy harvesting, microelectronics, magnetic devices, photocatalysis, photovoltaics, optics, thermoelectricity, piezoelectricity, electrochemistry, temperature sensing. It serves as a fundamental information source on the techniques and methodologies involved in zinc oxide thin films growth, characterization, post-deposition plasma treatments and device processing. This book will be invaluable to the experts to consolidate their knowledge and provide insight and inspiration to beginners wishing to learn about zinc oxide thin films.
