Thèse : Élaboration et caractérisation de couches minces tout oxyde pour composants photovoltaïques

Soutenance de thèse : Alessandro QUATTROPANI

Titre : Élaboration et caractérisation de couches minces tout oxyde pour composants photovoltaïques

Équipe : MaCEPV

Résumé : Dans ce travail, nous avons étudié la croissance de films d’oxydes Bi2FeCrO6 (BFCO) en utilisant les techniques de  sol-gel et dépôt par laser pulsé (PLD). Dans le cas de la voie chimique, des précurseurs en solution ont été préparés, puis déposés par centrifugation sur des substrats de silicium (100) ou de quartz. Les nombreuses analyses  structurelles (DRX) et d'imagerie (SEM, TEM) effectuées sur ces films BFCO ont montré que les films sont assez homogènes mais présentent de nombreuses phases parasites qui peuvent être éliminés partiellement par recuit thermique rapide. Des dispositifs tests à base de films BFCO par sol-gel ont été préparés et qui ont montré des propriétés électriques limitées à cause des nombreux défauts. Des films BFCO ont également été produits par la technique PLD sur des substrats STO et NbSTO. Les propriétés structurelles, optiques et électriques sont présentées. La diffusion épitaxiale de haute qualité et les films en phase pure sont démontrés par diffraction des rayons X. Nous avons étudié l'évolution de paramètres tels que la bande interdite en fonction des conditions de croissance, montrant qu'elle peut être ajustée de 1, 9 à 2,6 eV. Ce comportement a été corroboré par des calculs théoriques sur l’arrangement  atomique  dans la structure BFCO. Les propriétés ferroélectriques sont étudiées par  microscopie à force piézoélectrique. La lumière s'est avérée avoir un effet sur la polarisation. Il a également été démontré que la mémoire de la polarisation affecte la réponse photovoltaïque. Enfin, des dispositifs basés sur BFCO sont fabriqués et leurs propriétés photovoltaïques sont analysées. Des valeurs de tension de circuit ouvert de 00mV sont encourageantes pour la nouvelle génération de cellules solaires.

Le jury est composé de : M.SLAOUI Abdelilah Directeur de recherche, ICube, CNRS-Université de Strasbourg (directeur de thèse), M.EL MARSSI Mimoun Professeur, LPMC Université de Picardie Jules Verne, Amiens (rapporteur), Mme. BESLAND Marie-Paule Directrice de recherche, Institut des Matériaux Jean Rouxel, Nantes (rapporteur), Mme. VIART Nathalie Professeur, IPCMS, CNRS-Université de Strasbourg (autre membre du jury), M. DINIA Aziz : Professeur, IPCMS, CNRS-Université de Strasbourg (membre invité) et M. FIX Thomas Chargé de recherche, ICube, CNRS-Université de Strasbourg (membre invité).

La soutenance se tiendra, en anglais, le lundi 17 décembre 2018 à 9h30 à l'IPHC (bâtiment 25 du campus de Cronenbourg).

Mots-clés : Oxydes, pérovskites, ferroélectricité, cellules solaires, BPVE, BFCO