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Loxyde de zinc, ZnO 5 décembre 2006. Synthèse par transport en phase vapeur Précurseurs : ZnO + réducteurs (C) + catalyseurs (SnO 2,…)

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1 Loxyde de zinc, ZnO 5 décembre 2006

2 Synthèse par transport en phase vapeur Précurseurs : ZnO + réducteurs (C) + catalyseurs (SnO 2,…)

3 Plusieurs directions de croissance Contrôle cinétique qui dépend des conditions expérimentales (température)

4 Croissance des cristaux de ZnO face Zn-(0001) chargée positivement face O-(0001) chargée négativement -

5 Évaporation thermique de ZnO à 1400°C fibres longues ( 1 mm) Rubans rectangulaires Largeur et épaisseur uniformes tout le long du ruban (l 50 à 300 nm - e 10 à 30 nm) croissance le long de [0110] - 2 µm

6 T°C O2%O2% On peut modifier la morphologie en jouant sur la température ou la pression partielle doxygène

7 20 µ50 µ 10 µ nanobelts

8 La nature du produit obtenu dépend de la position du substrat et donc de la température de dépôt ZnOsubstrat ZnZnO 200°C400°C300°C

9 Nano-rubans formés dun cœur de Zn recouvert de ZnO ZnO (s) ZnO (g) ZnO (g) Zn(g) + 1/2 O 2(g) ZnO se décompose Zn se dépose et soxyde en ZnO

10 dissociation de ZnO dépôt de Zn et oxydation oxydation superficielle et vaporisation du cœur de Zn

11 600°C - 6h Vue de dessus Vue latérale Nano-rubans sur substrat plan L 10-20µm - l nm e 3-4 nm

12 nanotubes

13 Photo-luminescence de ZnO UV visible Forte photoluminescence à 387 nm

14 Confinement quantique Spectres de photoluminescence déplacement vers le bleu quand la largeur devient très petite excitation à 330 nm (Xe)

15 ZnO - MOSFET Transistor à effet de champ I = f(V)

16 Structure non centro-symmétrique = piezo-électrique

17 Effet piezo-électrique Zhao, Wang, Mao, Nano Lett. 4 (2004) 587 d 33 cristal ruban

18 Bulk Acoustic Resonator Based on Piezoelectric ZnO Belts Brent A. Buchine, William L. Hughes, F. Levent Degertekin, and Zhong L. Wang*, un signal RF engendre une déformation mécanique résonance quand e = /2 filtre électronique

19 Nature Materials, 4 (2005) 455

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22 Bâtonnet et ruban interpénétrés

23 Souplesse des nano-rubans de ZnO Lextrémité des rubans est repliée

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25 Anneaux & Hélices

26 Zn 2+ O 2- Zn 2+ O 2- Alternance de plans Zn 2+ et O 2- Coupure des liaisons les plus longues

27 Rubans polaires face Zn 2+ (0001) chargée positivement face O 2- (0001) chargée négativement Zn 2+ O 2-

28 Surfaces polairesPolarisation le long de laxe c plan positif plan négatif - +

29 Journal of Physics: Conference Series 26 (2006) 1 Zhong Lin Wang

30 Nanosprings, nanospirals : ressorts et hélices Rubans peu épais (5-20 nm) et souples Faces polaires ( capacitance) Les rubans polaires ont tendance à senrouler pour diminuer leur énergie électrostatique Anneaux fermés

31 1µm Anneaux monocristallins de ZnO

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33 (a) le ruban tend à se courber en sallongeant pour diminuer la surface polaire (b) compensation des charges + et - (c) le ruban senroule en hélice (d) la hauteur augmente progressivement pour donner un cylindre

34 anneauressort

35 La forme finale dépend de la compétition énergie électrostatique - énergie élastique Enroulement en hélice

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37 nanohélices spirales ressort anneau

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39 Élément de base pour construire lhélice (building block) Formation des nano-hélices plans Zn 2+ plans O 2-

40 hélice Rotation de 60° à chaque étape axe C 6

41 Hélices droite et gauche

42 Les nano-hélices sont déformables

43 Déformation réversible des nanohélices (mémoire de forme)

44 Nouvelle famille de céramiques à mémoire de forme ! Torsion de lhélice


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