Electrodeposition of ZnO in ionic liquids : Physicochemical studies of different steps
Électrodépôt de ZnO en milieux liquides ioniques : études physico-chimiques des différentes étapes
Résumé
Zinc oxide (ZnO) is a semiconductor with various physicochemical properties that justify its use in a wide range of technological applications. The aim of this thesis is deposit nanocrystalline ZnO thin films using zinc salt which is dissolved in a pure ionic liquid (IL). The latter plays double role: solvent and electrolyte support. Most of ILs have a large electrochemical window and good electrical conductivity. For this study, we selected four hydrophobic ILs, a family of 1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, that we synthetized and characterized by physicochemical measurements to highlight the effect of the length of the cationic alkyl chain on the studied properties. These properties were correlated to the electrochemical characterization, the morphological, structural and optical analyzes of nanocrystalline ZnO deposits. Grain growth and its arrangement are affected by the nature of the components (cation/anion) of the studied ILs, that act as model agents during electroplating. Electrochemical performances of the produced thin layers were also measured in order to evaluate their possible uses in electrochemical devices (batteries, photovoltaic cells, supercapacitors…).
L’oxyde de zinc (ZnO) est un semiconducteur possédant diverses propriétés physicochimiques qui justifient son utilisation dans une large gamme d’applications technologiques. L’objectif de cette thèse est de déposer par voie électrochimique des couches minces de ZnO à partir d’un sel de zinc dissout dans un liquide ionique (LI) pur qui joue le double rôle de solvant et d’électrolyte-support. La plupart des LIs possèdent une large fenêtre électrochimique et une bonne conductivité électrique. Nous avons, pour cette étude, sélectionné quatre LIs hydrophobes appartenant à la famille du bis(trifluorométhane-sulfonyl)imide de 1-alkyl-3-méthylimidazolium, que nous avons synthétisés puis caractérisés par des mesures physicochimiques pour mettre en relief l’effet de la longueur de la chaîne alkyle du cation sur les propriétés étudiées. Ces propriétés ont été corrélées aux caractérisations électrochimiques, aux analyses morphologiques, structurales et optiques des dépôts de ZnO nanocristallins réalisés. La croissance du grain ainsi que son arrangement sont affectés par la nature des composants (cations/anions) des LIs étudiés qui jouent le rôle d’agents-modèles lors de l’électrodéposition. Les performances électrochimiques des couches minces réalisées ont été également mesurées afin d’évaluer leurs possibles utilisations dans des dispositifs électrochimiques (batteries, cellules photovoltaïques, supercondensateurs, ...).
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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