Elaboré par : Elhiss Rim & Insaf Gharbi
Institut Supérieur d’Informatique et de Mathématiques de Monastir
*****Département de Technologie****
Zno-Nanofils
MR2 uElectronique
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Introduction
PLAN
Applications
Méthode
d’élaboration de
Zno
Avantages de zno
Les propriétés
de ZnO
Conclusion et
bibliographies
2

Introduction

4
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Introduction
 L’oxyde de zinc est un composé
chimique d'oxygène et de zinc, corps ionique de
formule chimique ZnO.
 L’utilisation de ZnO dans les
nanotechnologies est relativement récente, il
offre de nombreuses possibilités d'applications
actuelles. Il occupe une place importante dans
l'industrie et dans les recherches

Propriétés de Zno

ZNO
oxyde de zinc est blanc à froid, mais il devient
jaune à chaud. La coloration est réversible avec
la température
6
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Propriétés physique chimique
l'oxyde de zinc présente un effet piézoélectrique
C’ est un matériau semi-conducteur faisant partie
de la famille de Transparent Conductrice Oxydes
L'oxyde de zinc est un corps toxique bien connu.
Ses vapeurs sont très dangereuses.

 l’influence de la température sur la morphologie et la taille des particules
7
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Propriétés physique chimique
7

 L’oxyde de zinc est composé d’atomes de zinc
(sous la forme Zn2+) et d’oxygène (sous la forme O2- )
 peut cristalliser selon 3 formes : wurtzite, blende
de zinc ou rocksalt.
 La forme cristalline préférentielle, à température
et à pression ambiantes est la forme hexagonale
wurtzite présentée en figure I-16.
Propriétés structurales
8
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 Dans cette structure, un atome de zinc est entouré
de 4 atomes d’oxygène, le tout formant un tétraèdre
avec un atome de zinc en son centre.
 Un atome d’oxygène est également entouré de 4
atomes de zinc. Le ZnO est donc un empilement d’une
couche d’atomes de zinc chargés positivement puis
d’une couche d’atomes d’oxygène chargés
négativement
8

9
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Organisme d’accueil
Les nanostructures de l’oxyde de Zinc
9

 la figure I montre des nanostructures réalisées
par évaporation thermique de la poudre de ZnO en
contrôlant la cinétique, la température de
croissance et la composition chimique de la source
(poudre de ZnO) .
 A l’échelle nanométrique, les effets
quantiques dominent et dépendent non seulement
de l’arrangement des atomes, mais aussi de la
taille et la forme des nanoparticules.
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Les nanostructures de l’oxyde de Zinc
des nanofils (a)
des nano-oursins (b)
des nanoparticules(c)
des nanotubes (d),
des nanobrosses (e)
des nano-hélices (f)
des nano-anneaux (g)
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Caractéristiques
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 Cette piézoélectricité du ZnO tire son origine de sa
structure cristalline
 L’effet piézoélectrique inverse apparait lorsqu’un
champ électrique extérieur est appliqué au cristal, ce qui
produit sa déformation
 Grâce à ses excellentes propriétés
piézoélectriques, le ZnO a un grand intérêt pour
différentes applications microtechnologiques.
Propriétés piézoélectriques (électromécaniques)

Avantages de
zno

Caractéristiques
13
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Avantages de ZNO
 piézoélectrique
 Absorbant
 abondant sur
terre
✓ cout de fabrication réduit
 Une Conductivité thermique
élevée
 Catalyseur

Méthodes
d’élaboration des
nanostructures de
ZnO

15
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Méthodes d’élaboration des nanostructures de ZnO
15

Applications des
nanostructures de
ZnO

Caractéristiques
17
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Cellules photovoltaïques 1
 Cellules solaires Une des solutions pour
augmenter le rendement des cellules
photovoltaïques, est l’intégration des
nanofils de ZnO comme semi-conducteur de
type n, dans celles-ci, afin d’agrandir la
surface effective de l’interaction avec la
lumière.
 En dopant ces nanofils avec des
nanoparticules de colorants, on pourrait
également élargir leurs spectres d’absorption
de la lumière, ce qui augmenterait aussi le
gain de ces cellules Schéma d’une cellule
solaire constituée de nanofils de ZnO
semiconducteur

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Caractéristiques
Cellules photovoltaïques 2
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19
Organisme d’accueil
2 Capteur de détection de gaz
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 Les capteurs à semi-conducteur sont constitués d’une couche sensible au gaz à détecter.
 Le paramètre mesuré est généralement la résistance électrique du capteur, qui dépend de la
composition de l’atmosphère qui l’entoure

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Organisme d’accueil
 En fonction du mode de préparation, le
ZnO peut faire apparaître différentes
nanostructures (nanoparticules, nanotubes,
nanofils,,,) et ainsi offrir une morphologie
adaptée au gaz à détecter en surface.
 leurs faibles dimensions favorisent les
phénomènes de transport de charges au sein
du matériaux.
Caractéristiques
Capteur de détection de GAZ 1
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 capteur de gaz constitué d’une couche de ZnO en
surface d’un tube d’alumine.
 Les fils en platine sont collés sur les électrodes
en Au pour mesurer la variation de la tension du
capteur.
 Les fils chauffants en alliage nickel-chrome
permettent de changer la température de
l’atmosphère du gaz afin d’améliorer la sensibilité
du capteur.
(a) alliage Ni-Cr pour le chauffage,
(b) fil en Pt,
(c) tube d’alumine,
(d) électrodes en Au,
(e) sphères creuses de ZnO recouvrant le tube et
(f) image SEM du capteur vue en coupe [7].
 Le principe de la détection de gaz sur un matériau
semiconducteur est basé sur des réactions
d’oxydation et de réduction entre les molécules
d’oxygène et de gaz conduisant à la variation de
la résistance électrique du matériau.
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Capteur de détection de GAZ 2
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 Les nanostructures à base de ZnO ont montré
une amélioration des propriétés de détection des
gaz en comparaison des matériaux à base de
couche mince.
 Une augmentation de la sensibilité alliée à une
diminution des temps de réaction et de la
température de fonctionnement ont été observées
pour des capteurs à base de nanostructures de
ZnO.
 Le point faible pour les capteurs à base de ZnO
est leur sélectivité quasi absente, mais elle peut
être améliorée grâce au dopage par d’autres
éléments.
Capteur de détection de GAZ 3
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 En raison de leurs propriétés piézo-électriques,
les couches minces de ZnO sont utilisées
comme détecteur de pression.
 appliquant une force sur les faces d’une lame
piézoélectrique, il apparaît une d.d.p
proportionnelle à la force appliquée. Ceci,
permet de mesurer des grandeurs physiques
telles que : l’accélération, la pression…etc. On
a alors un capteur piézoélectrique.
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Capteur piézoélectrique
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Organisme d’accueil
Conclusion
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 les applications des nanostructures de ZnO jouent un rôle très important
en nanotechnologie et connaissent un développent de plus en plus
important en raison de ses multiples propriétés intéressantes
(structurales, optiques, électriques, etc...)

http://193.194.71.234/bitstream/112/8220/1/Etude-theorique-sur-les-applications-actuelles-du-zno-et-les-
dopages-possible-sur-ce-materiau.pdf
https://theses.hal.science/tel-00919764/document
https://theses.univ-oran1.dz/document/TH4961.pdf
https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01748274/document
Bibliographies
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