SYNTHESE PAR VOIE ELECTROLYTIQUE ET CARACTERISATION DES COUCHES MINCES Co-Ni NANOSTRUCTUREES

Abstract

Le présent travail de thèse porte sur l’étude des couches minces Co, Ni et Co-Ni préparées par électrodéposition sur un substrat en Cu, à partir d’un bain chlorure-sulfate contenant la thiourée. La première partie de ce travail est consacrée à l’étude de l’influence de la densité de courant sur les propriétés des couches minces Co-Ni élaborées avec une teneur en Co dans le bain fixée à 80 %. Les résultats de l’analyse chimique, par EDX, indiquent que le phénomène de codéposition de ces couches présente un comportement légèrement anormal. L’étude morphologique, par MEB, montre que les dépôts sont adhérents avec une morphologie de type chou-fleur et une surface compacte qui change d’un aspect rugueux à un aspect lisse avec l’augmentation de la densité de courant. Les résultats de l’analyse, par la méthode de Rietveld à l'aide du programme MAUD, des digrammes de diffraction des rayons X des différentes couches minces élaborées montrent la formation de la phase Co (HCP) et des solutions solides (SS) : Co(Ni) (CFC), Co(Ni) et Co(S) HCP. Le mécanisme de formation des SS (HCP) est décrit par la diffusion des atomes de Ni et de S le long de l’axe c du réseau cristallin du Co (HCP). L’augmentation de la densité de courant provoque une distorsion des réseaux cristallins révélée par l’augmentation des paramètres cristallins des différentes SS. Les couches minces sont nanocristallines avec de faibles valeurs des tailles des cristallites. Les valeurs des taux de microdéformations sont faibles et augmentent légèrement pour toutes les structures cristallines formées. L’analyse des proportions des phases indique la prédominance des structures HCP avec une valeur de l’ordre de 97 % pour une densité de courant de 4 A/dm2. La seconde partie a été dévouée à l’étude de l’effet de la teneur en Co dans le bain. Les résultats de l’analyse chimique par ICP-OES montrent la présence du Co et du Ni dans tous les dépôts élaborés avec des teneurs en Co dans les dépôts supérieures à celles dans le bain. Ce résultat est caractéristique du phénomène de la codéposition anormale dont le degré diminue avec l’augmentation de la teneur en Co dans le bain. L’affinement Rietveld des diagrammes de diffraction des rayons X, des couches de Co, Ni et Co-Ni, montre la coexistence des structures CFC et HCP avec des tailles des cristallites nanométriques et de très faibles valeurs des taux de microdéformations. Les paramètres cristallins et les proportions des différentes phases et SS dépendent de la teneur en Co dans le bain. L’analyse par DSC des couches minces de Co, Ni et Co-Ni a montré la présence des pics exothermiques relatifs à la relaxation structurale et au grossissement des grains. Une température maximale de pic (Tp) des différentes couches Co-Ni a été observée dans le domaine (275 °C - 286 °C). L’échantillon le plus stable est celui élaboré avec une teneur de 70 % Co.