Cristallogenèse et photoconversion de diséléniures de métaux de transition·

Abstract

L'objet de cette thèse vise à l'élaboration de nouveaux matériaux aptes à améliorer la photo-conversion de l'énergie. Dans un premier temps l'étude a porté sur la croissance cristalline des dichalcogénures de métaux de transition. Les conditions d’obtention des monocristaux de MoSe2 et WSe2, de types p et n, ont été clairement précisées: le transport effectué en utilisant le sélénium comme agent de transport conduit aux monocristaux de type p. tandis que l'utilisation de brome, de tétrachlorure de sélénium ou de tellure aboutit au type n. l'Iode pour sa part donnant un type n avec MoSC2 et un type p avec WSe2. La densité du photo-courant varie de façon très Importante avec la nature du matériau et son mode de croissance cristalline. Le meilleur résultat. 44 mA.cm-2, obtenu pour des matériaux purs, correspond à des cristaux de WSe2 transportés par seCl4 : ce résultat a encore pu être amélioré par dopage par le niobium (55 mA.cm-2 pour MoSe2). Des mesures de conductivité électrique et de spectroscopie d'Impédance ont permis de caractériser les divers m'monocristaux obtenus : seuls les monocristaux de type n et de type mixte (pn) préparés par le sélénium semblent dégénérés. Pour les autres, le dopage crée en outre des états intermédiaires dans la bande Interdite. Le nombre de porteurs majoritaires, déterminé par spectroscopie d'Impédance, et confirmé par effet Hall, montre que les meilleurs rendements en photo-courant correspondent à des faibles taux de porteurs (2.10 16 cm-3). ce qui implique une large zone de charges d'espace et une faible probabilité des pertes par recombinaison des paires électrons-trous. Une bonne corrélation a ainsi pu être établie entre la stœchiométrie, le taux en porteurs majoritaires et le gain en photo-courant.