Browsing by Author "Rachedi, Nacera"

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    Deposition des couches de diamond -like arbon (dlc) sur les nanofils de silicium
    (Université M'hamed Bougara : Faculté des sciences, 2021) Rachedi, Nacera; Hadjersi, Toufik (Directeur de thèse)
    Les couches minces de DLC ont fait l’objet de nombreuses études ces dernières années, en raison de leurs applications potentiels dans plusieurs domaines tels que photovoltaïque, microélectronique, détection et biomédical. Leur utilisation dans divers domaines est due aux propriétés physico-chimiques et mécaniques intéressantes. Dans le présent travail, nous avons élaboré des films de carbone de type DLC (Diamond-Like Carbon) par la méthode électrophorétique. Ceci en utilisant des substrats de silicium et des nanofils de silicium (NFSis) obtenus par gravure chimique assistée par un métal. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude préliminaire sur l’élaboration des films DLC sur des substrats plats en Si par électrophorèse. L’influence de plusieurs paramètres de dépôt tels que le type d’électrolyte, le temps de dépôt et le type du substrat sur les différentes propriétés a été examinée. La morphologie, la composition chimique, les phases cristallines ainsi que les performances électrochimiques ont été analysées par la microscopie électronique à balayage (MEB) couplée à l’analyse par Spectroscopie X à dispersion d'énergie(EDX), la spectroscopie Raman, la diffraction des rayons X (DRX), la voltamétrie cyclique (CV), la galvanostatique charge-décharge (GCD) et la spectroscopie d’impédance électrochimique (SIE). De plus, nous avons étudié les propriétés électriques et électrochimiques des films DLC déposés sur le Si à partir des trois électrolytes étudiés : DMSO, acétonitrile et éthanol. Cette étude nous a permis de choisir l’électrolyte le plus adéquat pour obtenir un film de DLC homogène et uniforme en l’occurrence le DMSO. Nous avons constaté que le film DLC obtenu à partir de DMSO montre les meilleures performances électrochimiques et il présente une capacité spécifique de 17mF/cm à 5mV/s et une excellente stabilité avec une rétention de 95% après 4000 cycles. Nous avons ensuite déposé des films DLC sur les nanofils de silicium (NFSis) par électrophorèse, en utilisant le DMSO comme électrolyte. L’influence des paramètres expérimentaux à savoir le temps de gravure chimique, le temps de dépôt électrophorétique et le traitement thermique ont été étudiés. Nous avons constaté que le temps de gravure chimique et le temps de dépôt électrophorétique ont un effet important sur les propriétés morphologiques et électrochimiques. Nous avons observé que la capacité spécifique diminue avec l’augmentation de la longueur des nanofils de Si, ceci est dû à la faible quantité de la matière active qui se dépose sur les NFSis. De même, nous avons remarqué que le temps de dépôt par électrophorèse peut améliorer les performances électrochimiques. La capacité spécifique atteint la valeur de 1760 (mF/cm 2 ) pour un temps de dépôt de 2 heures alors qu’elle est de l’ordre de 503.12 (mF/cm 2 ) pour une durée de dépôt de 1heure. Nous avons également remarqué que le traitement thermique à 600°C n’a aucun effet significatif sur l’amélioration des performances électrochimiques. Ceci signifie que la température n’est pas suffisante pour la transformation des phases sp . Nous avons constaté que l’électrode à base de DLC@NFSis a une stabilité cycliquequi peut maintenir jusqu’à 90% de la valeur de sa capacité initiale après 16 000 cycles dans la fenêtre de potentiel électrochimique 1V.A partir de l’étude comparative des performances électrochimiques des films DLC déposés sur le silicium massif et les nanofils de silicium, nous avons démontré que la structure DLC@NFSis présente de meilleures performances électrochimiques par rapport à celle à base de DLC@Si. Ceci nous a permis de conclure que les NFSis revêtus par les nanomatériaux à base de carbone de type DLC est un moyen prometteur pour la fabrication des supercondensateurs performants
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    Diamond-Like carbon - coated silicon nanowires as a supercapacitor electrode in an aqueous LiClO4 electrolyte
    (Springer, 2021) Rachedi, Nacera; Hadjersi, Toufik; Moulai, Fatsah; Dokhan, Nahed
    Silicon nanowires (SiNWs) were successfully coated by uniform, adherent, and homogenous films of diamond-like carbon(DLC) using electrophoretic method. The coating was performed in an organic dimethylsulfoxide (DMSO) solution at 70 °Cfor 60 min with an applied voltage of 150 V. The as prepared samples of SiNWs and DLC/SiNWs were characterized by ascanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-ray (EDX), and Raman spectroscopytechniques. The SEM micrographics showed that the films were uniformly deposited on the whole of SiNWs surface andcomposed of compact and small spherical grains with uniform distribution. Raman spectroscopy indicates that the coating filmswere DLC in nature. These results were well confirmed by the EDX and XRD techniques. The electrochemical investigationincluding cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, and electrochemical impedance spectroscopy, showed that theelectrochemical behavior of SiNWs was clearly enhanced after coating with a DLC film. Indeed, the latter showed a specificcapacitance of 400 mF/cm2at scan rate of 5 mV/s in an aqueous 0.5 M LiClO4solution with capacitance retention of 90% after16,000 cycles. Thus, the deposition of DLC film onto silicon nanowires (SiNWs) substrate can be considered as a simple andeconomical method to fabricate a high-performance electrode for supercapacitors
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