Note ABES Corrélation entre les propriétés structurelles et optoélectroniques de couches ultra-minces de TiO2 en vue d’application de photocatalyse Correlation between the structural and optical properties of ultra-thin layers of TiO2 for photocatalysis applications TiO2 Anatase Polarons Excitons Conductivité Photoluminescence Photoluminescence résolue en temps Expériences « pompe-sonde » TiO2 Anatase Polarons Excitons Conductivity Photoluminescence Time-resolved photoluminescence "pump-probe" experiment 549.5 541.35 541.39 Oxyde de titane Photocatalyse Couches minces Propriétés électroniques Un système de couche mince de TiO2 anatase, base d’un produit industriel de Saint-Gobain, a été étudié par différente méthodes pour mieux comprendre les propriétés de photocatalyse permettant la dégradation des polluants en surface par les porteurs de charge photocréés. Une forte corrélation entre la structure de l’échantillon et la conductivité locale a été observée montrant l’efficacité de la technique pour comprendre l’influence du dépôt sur la structure cristalline et le transport des porteurs. L’étude de la photoluminescence par excitation continue puis de la dynamique de recombinaison des porteurs après une excitation femtoseconde a permis de préciser la nature des porteurs et des processus gouvernant les recombinaisons: les porteurs sont à basse température des excitons autopiégés qui s’ionisent à plus haute température sous la forme de polarons. Ces porteurs recombinent très majoritairement par un mécanisme non-radiatif de collisions qui perdure même lorsque la densité de porteurs devient faible. Ce mécanisme domine la recombinaison et participe à la fois à la perte d’une partie de la population et au piégeage en surface indispensable pour obtenir des réactions d’oxido-réduction en surface. In this study, a system using a thin layer of TiO2 anatase, base of an industrial product of Saint-Gobain, has been studied by various methods to get a better understanding of the photocatalytic properties coming from the degradation of pollutants by surface trapped charge photocarriers. A strong correlation has been observed between the sample structure and the local conductivity demonstrating the efficiency of this method to understand the influence of the deposition parameters on the cristalline structure and the charge carrier transport. Photoluminescence and recombination dynamic studies have been performed on the TiO2 anatase using continuous wave excitation and femtosecond excitation to figure out the carriers nature and the processes governing their recombination. At low temperature, charge carriers are self-trapped exciton that get ionized into polarons with increasing temperatures. These carriers mostly recombine by a non-radiative collision mecanism that is still present at low carrier density. This mecanism dominates the recombination. It gives rise to the origin of the loss of carriers but also to the surface trapping of a part of the carriers essential to realize surface oxido-reduction reactions. Electronic Thesis or Dissertation Text fr PDF 17179895 Université de Strasbourg Strasbourg 2024-12-31 https://theses.hal.science/tel-04622032 application/pdf 41788656 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2024/Girault_Adrien_2024_ED182.pdf http://www.theses.fr/2024STRAE001/abes https://theses.hal.science/tel-04622032 https://theses.hal.science/tel-04622032 Girault Adrien 1997-08-02 FR 27901726X 1207011751V 22024922 4200002 https://theses.fr/2024STRAE001 2024STRAE001 https://doi.org/10.70675/21e3e7b3z07bcz4203z80edz0472118d7bab 2024-03-14 Chimie physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Gilliot Pierre MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 092417698 Keller Valérie MADS_PRESIDENT_DU_JURY 079431097 Lazzari Rémi MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 175357587 Richard-Plouet Mireille MADS_RAPPORTEUR_1 147129338 Renucci Pierre MADS_RAPPORTEUR_2 071027580 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 182 156500019 Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 151842973 93794 ddc:540 Gilliot Pierre Keller Valérie Lazzari Rémi Richard-Plouet Mireille Renucci Pierre École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 17179895