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| Préparation et caractérisation de couches minces et de dispositifs thermoélectriques flexibles à base de Cu₂Se ou de Ag₂Se (Preparation and characterization of thin films and flexible thermoelectrical devices based on Cu₂Se or Ag₂Se) Chen, Tianbao - (2022-12-12) / Universite de Rennes 1 - Préparation et caractérisation de couches minces et de dispositifs thermoélectriques flexibles à base de Cu₂Se ou de Ag₂Se
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Zhang, Xianghua; Fan, Ping Discipline : Sciences des matériaux Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Matériaux thermoélectriques, film mince, séléniure de cuivre, séléniure d’argent, dispositif thermoélectrique
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Résumé : Cette thèse était axée sur le développement de méthodes innovantes pour la préparation de couches minces de séléniure de cuivre (Cu₂Se) et de séléniure d’argent (Ag₂Se). L'objectif est d'obtenir des dispositifs thermoélectriques à couches minces (TFTED) flexibles à haute performance. Les couches minces de Cu₂Se ont été préparées par la méthode de couches empilées et aussi la méthode d’implantation des ions/atomes de Cu, respectivement basées sur les techniques de pulvérisation de magnétron et d’évaporation thermique. Grâce à l’optimisation des procédés de préparation, on a pu obtenir de façon reproductible des couches de Cu₂Se de haute qualité avec un facteur de puissance maximal de 5,30 μWcm-1K-2. Un TFTED flexible avec 10 groupes de couches de Cu₂Se à une connexion a été fabriqué avec une puissance de sortie maximale de 3,31 nW. Ensuite, des couches de Ag₂Se à haute performance utilisant la méthode de co-évaporation thermique ont été préparées. La couche mince de Ag₂Se avec une orientation très préférentielle en (00l) a été fabriquée en ajustant la concentration du dopage au Te, et le facteur de puissance de cette couche était de 25,2 µWcm-1K-2. Le dispositif thermoélectrique flexible à base de Ag₂Se avec 8 jonctions a une puissance de sortie maximale de 63,3 nW. Enfin, un dispositif thermoélectrique avec une structure multicouche innovante a été fqabriqué et caractérisé, démontrant l'intérêt de cette structure pour la fabrication de dispositifs performants et hautement intégrables avec un faible coût de préparation et une grande stabilité thermique. Abstract : This thesis was focused on the development of innovative thin film preparation methods of copper selenide (Cu₂Se) and silver selenide (Ag¬2Se) thin films for preparing high-performance thin film thermoelectric device (TFTED). The Cu₂Se thin films were prepared by stacked thermal reaction method and Cu ion/atom implantation reaction method, respectively based on magnetron sputtering and thermal evaporation techniques. Through the optimization of the preparation process, high quality Cu₂Se films with a maximum power factor of 5.30 μWcm-1K-2 was reproducibly obtained. Flexible TFTED with 10 groups of single-leg Cu₂Se films was fabricated with a maximum output power of 3.31 nW. Secondly, high-performance Ag₂Se films using thermal co-evaporation method was prepared. The Ag₂Se thin film with high (00l) preferred orientation was fabricated by adjusting the Te-doping content, and the power factor of the film was increased to 25.2 µWcm-1K-2. The Ag₂Se flexible TFTED with eight thermoelectric junctions had a maximum output power of 63.3 nW. Lastly, a novel multilayer structure of TFTED was fabricated and tested, revealing a promising new structure that can be used for fabricating highly integrated and high-performance thin-film devices with a low preparation cost and a high thermal stability. | |||