Elaboration et Caractérisation des Couches Minces de Dioxyde de Manganèse Dopés Préparées par la Technique Sol-gel

Abstract

Considéré comme l’oxyde le plus stable sur une large plage de température et de pression, le dioxyde de manganèse (α-MnO2) attire beaucoup d'attention pour de multiples applications technologiques et industrielles. Dans ce cadre, ces travaux se sont consacrés au développement des couches minces de dioxyde de manganèse (α-MnO2) pur et dopées au cobalt et au cadmium, avec différentes taux de dopage (1%, 3%, 5% et 7%). La méthode Sol-gel a été employée pour la préparation des solutions, tandis que les couches ont été déposées sur substrat en pyrex et en silicium à l’aide de la technique Dip-coating. Les caractérisations structurales, morphologiques et optiques des couches minces de α-MnO2 ainsi élaboré ont été réalisées par diffractométrie de rayons-X (DRX), spectroscopie infrarouge (IR), spectroscopie UV-Visible, la spectroscopie d'impédance complexe (IC) et la microscopie à force atomique (AFM) pour les deux dopants. L'analyse par diffraction des rayons X (DRX) montre que tous les films déposés sont polycristallins correspondant à la phase tétragonale de l'α-MnO2. L'analyse des spectres de transmission montre que le α-MnO2 est un matériau semi-conducteur à gap optique qui varie de (2.6-2.51) eV pour le Co, et de (2.6- 2.49) eV pour le Cd. Les spectres FTIR montrent la présence de liaisons Mn-O confirmant ainsi, la formation du dioxyde de manganèse. Par des observations AFM, il a été confirmé que la rugosité de la surface des films α-MnO2 dopés semble être significativement dépendante du taux de dopage. La spectroscopie d'impédance complexe indique que le schéma équivalent des films de α-MnO2 pour chaque dopage est un circuit RC en parallèle.