Propriétés chromogènes des couches minces d'oxydes de vanadium

Abstract

"Les couches minces de V₂O₅ et de VO₂ font partie d'une grande catégorie des sciences des matériaux, soit de la nanotechnologie. Le V₂O₅ doit son intérêt à ses propriétés électrochromes, pouvant, entre autres, être employé dans des batteries à ions lithium. Dans notre cas, cet oxyde nous intéresse davantage en raison de son application en tant que précurseur pour la synthèse du VO₂ thermochrome. L'intérêt du VO₂ repose sur sa transition métal/semi-conducteur à 68⁰C appelée sa température critique. À cette température, une transition abrupte du VO₂ monoclinique au VO₂ rutile se produit et est accompagnée d'une forte diminution de sa transmittance infrarouge et de sa résistance électrique. Ces propriétés thermochromes rendent ce matériel intéressant, entre autres, pour des fenêtres intelligentes, des capteurs de températures, des interrupteurs électriques et optiques, etc. Cette température critique qui est proche de la température de la pièce est unique au VO₂. De plus, elle peut être modifiée avec des agents dopants tels que le tungstène qui la réduit davantage. Pour notre part, nous avons étudié le processus sol-gel pour premièrement synthétiser le V₂O₅. Pour ce faire nous avons fait varier plusieurs facteurs tels que la nature du solvant, la nature du catalyseur et la présence de traces d'eau ; la caractérisation de ces couches minces s'est faite par intercalation de lithium. Par ces expériences, nous avons déterminé que les composés nécessaires pour une préparation efficace du V₂O₅ sont l'oxytriispropoxyde de vanadium, l'isopropanol et l'acide acétique. De plus, nous avons démontré que cette synthèse s'effectue efficacement sous des conditions anhydes avec une trans-estérification. Ensuite, nous avons réduit le V₂O₅ en VO₂. Les meilleurs résultats sont observés sous des conditions anhydres, avec une réduction de 2h à pression réduite sous atmosphère d'axote, où des couches minces de différence de transmittances à 2500 nm de 38.2% avec une température critique de 60⁰C sont obtenues. Notons que des analyses de topographie et d'épaisseur par éllipsométrie ont aussi été suivies sur ces couches minces. Ensuite, nous avons réussi à baisser cette température critique à 38⁰C en dopant les couches minces avec 1% atomique de W par rapport au V, toute en maintenant une excellente différence de transmittance à 2500 nm de 32.8%."--Sommaire.