Réduction de la résistance électrique du dioxyde d’étain SnO2 par addition de dopants

Abstract

Le dioxyde d’étain (ou oxyde d’étain (IV)) a pour formule chimique SnO2. C’est un solide diamagnétique incolore et semiconducteur. Il se trouve généralement sous la forme d’une poudre cristallisée blanche. Lorsqu’il est mélangé à l'oxyde d’indium (In2O3), il forme l'oxyde d'indium-étain (ITO) qui représente le matériau idéal pour réaliser les fines électrodes transparentes recouvrant les écrans LCD.

Lors de ce projet, le dioxyde d’étain sera dopé avec de l’antimoine (ou plus précisément du trioxyde d’antimoine Sb2O3) qui est un composé inorganique. Il sera également dopé avec l’oxyde de bismuth

(III) Bi2O3 qui est présent sous la forme d’une poudre cristallisée jaune. Ces dopants auront pour rôle d’améliorer le frittage et la conductivité du dioxyde d’étain. 1. Objectifs Lors de ce projet, le but sera d’établir une composition du dioxyde d’étain pour laquelle la conductivité électrique sera la plus élevée. Par ailleurs, un bon frittage de cette composition sera également recherché. Pour ce faire, le dioxyde d’étain sera dopé avec divers dopants et sera sujet à divers cycles de cuisson.

Dans un premier temps, la préparation des pastilles et la vérification de la répétabilité du processus utilisé pour la création des échantillons seront étudiés. L’étude de la masse volumique apparente et de l’humidité donneront ces informations. Après la cuisson, les résultats de la densité apparente et de la résistance seront étudiés. À l’aide de ces données, les effets moyens des différents facteurs seront calculés. Par la suite, la méthode ANOVA permettra de conclure sur l’étude des effets moyens des facteurs.

L’analyse précédente permettra de déterminer les cycles de cuisson optimaux pour obtenir la meilleure résistance et le meilleur frittage possible. Diverses compositions seront réalisées afin de connaître les meilleures concentrations de dopants à ajouter ainsi que la taille idéale de particules à introduire au sein de la composition chimique. Enfin une analyse au microscope électronique à balayage (MEB) pourrait permettre d’expliciter et de mieux comprendre la microstructure étudiée.

De surcroît, une analyse de diffraction des rayons X sera effectuée et explicitera la composition chimique obtenue après frittage. La connaissance des phases en présence pourrait permettre de comprendre les variations de résistance entre les échantillons.

Enfin, cette étude permettra d’avoir une première approche sur des dopants qui donnent une bonne conductivité à l’oxyde d’étain. Ainsi, une recherche complémentaire sur la taille des particules du dopant utilisé sera faite afin de connaître l’influence et le rôle joué par l’introduction de nanoparticules.