Optimisation Des Conditions D'elaboration Du Silicium Poreux Par Voie Electrochimique

Résumé: RESUME L’importante surface spécifique du silicium poreux (SP) lui confère une forte réactivité chimique. La formation d’oxyde de silicium (SiO2), par différentes méthodes d’oxydation (thermique ou électrochimique) constitue un levier supplémentaire achevant la stabilité du SP et de leurs propriétés notamment chimique, structurale, morphologique, cristalline et optique. L’objectif de ce travail consiste à réaliser des structures poreuses stables de SP par dissolution électrochimique du silicium monocristallin dans un milieu fluorhydrique ainsi, de mettre en faveur sa grande surface spécifique pour une biofonctionnalisation. L’effet de l’oxydation et de la densification sur des couches de SP ont été étudiés. L’influence des paramètres opératoires (densité de courant, concentration de l’électrolyte, temps de traitement, température, gaz oxydant) sur la morphologie et la qualité d’oxyde du SP a été évaluée. La fonctionnalisation du SP par silanisation a été réalisée sur des sites actifs (Si-OH) par greffage d’APTES suivi d’un couplage covalent de glutaraldehyde. L’efficacité de la silanisation a été évaluée en fonction de la porosité, la concentration d’APTES, le temps d’immersion et le temps de rinçage. La caractérisation des échantillons a été accomplie par FTIR, MEB EDS, DRX et par UV-Visible. Nos résultats montrent que l’oxydation provoque une stabilisation et une modification chimique de la surface spécifique du SP par la création de sites SiOH et SiOSi. Des morphologies stables méso et macroporeuses homogènes auto-organisées sont effectuées. Une densification sous N2 à 500°C, augmente les sites Si-OH et favorise un greffage homogène d’APTES en monocouche et un couplage covalent de glutaraldehyde. Et cela, pour une porosité moyenne de 67%, une concentration d’APTES de 2 %, un temps d’immersion de 20 minutes et un temps de rinçage de 15 minutes. ãáÎÕ íãäÍå ãÝÇÚáÇÊ ßíãíÇÆíÉ ÚÇáíÉ .ÊÔßá ÃßÓíÏ ÇáÓáíÓíæã ÚÈÑÚÏÉ ØÑÞ (P S) ÃåãíÉ ÇáÓØÍ ÇáßÈíÑ ááÓáÓíæã ÇáãÓÇãí ááà ßÓÏÉ ) ÍÑÇÑíÉ Ãæ ßåÑæßíãÇæíÉ ( ÈÏÇÎá ÇáÝÌæÉÇáãÓÇãíÉ æ Ðáß ãä ÃÌá ÊÍÓíä ÇÓÊÞÑÇÑ ÇáÓáíÓíæã ÇáãÓÇãí æ ããíÒÇÊå ÈÇáÎÕæÕ ÇáßíãíÇÆíÉ æ ÇáÈäíæíÉ æ ÇáãÑÝæáæÌíÉ ÇáÈáæÑíÉ æÇáÖæÆíÉ. íåÏÝ åÐÇ ÇáÚãá ãä ÌåÉ Úáì ÊÔßíá ÇáÓáíÓíæã ÇáãÓÇãí Ýí æÓØ ÍãÖ ÇáåíÏÑæÝáæÑíß æ ãä ÌåÉ S – ÇááÐí íÊã ÇáÍÕæá Úáíå Úä ØÑíÞ ÇáÊÝÇÚá ÇáßåÑæßíãíÇÆí ááÓáíÓíæã ãä ÇáäæÚ ÃÎÑì ÅÓÊÎÏÇã ÓØÍå ÇáßÈíÑ ãä ÃÌá ÇáÊæÙíÝ ÇáÍíæí . ÝÚá ÇáÚæÇãá ÇáÊÌÑíÈíÉ ááÃßÓÏÉ æ ÇáßËÇÞÉ ÈæÌæÏ ÇáÃÒæÊ)ßËÇÝÉ ÇáÊíÇÑ, ÊÑßíÒ ÇáãÍáæá , Òãä ÇáãÚÇáÌÉ æ ÏÑÌÉ ÇáÍÑÇÑÉ , ÇáÛÇÒ ÇáãÄßÓÏ (Úáì ÇáÎæÇÕ æ äæÚíÉ ãÄßÓÏ ááÓáÓíæã ÇáãÓÇãí åí silanols åæ ãÍÞÞ Úáì ãæÖÚ ááÓáäæá silanisation ãÏÑæÓÉ. ÞÇÈáíÉ ÇáÊæÙíÝ ááÓáíÓíæã ÇáãÓÇãí Úä ØÑíÞ ÇáÓáíäÉ ÇáãËÈÊ Úáì ÇáÃãíä ãä ÇÍÏ ÇØÑÇÝ ÇáÃáÏåíÏ ÈÑÇÈØÉ ÊßÇÝÄíÉ. 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Formation of silicon oxide (silica, SiO2), via different oxidation methods (thermal or electrochemical) within the porous matrix turns out to be an additional factor of PS stability and an improvement of its chemical, structural, morphological, crystalline and optical properties. The aim of this work was to perform, porous structures of SP by electrochemical dissolution of the monocrystalline silicon in a hydrofluoric acid medium. And the use of its large specific surface to ensure a biofunctionalizing. Oxidation and densification effects on mesoporous silicon layers properties were investigated. The influence of operating parameters (current density, electrolyte concentration, treatment time, temperature, oxidizing gas) on PS morphology and oxide quality was assessed. The functionalization of the PS by silanization was carried out on Si-OH and glutaraldehyde was attached to amine groups by one of its ends aldehyde, by covalent bonds. The silanization efficiency was evaluated according to the porosity, APTES concentration, immersion time and rinsing time. Sample characterization was performed using FTIR, SEM, EDS, XRD and UV-Visible spectrophotometry. Our results showed that oxidation provides stabilization and chemical modification of SP specific surface by creation of SiOH and SiOSi sites. Homogeneous, stable and selforganized meso and macroporous morphologies are performed. Densification under N2 at 500°C, increases the Si-OH active sites and promotes grafting homogeneous monolayer APTES and covalent coupling of glutaraldehyde, for a porosity of 67%, a concentration of 2% APTES, an immersion time of 20 minutes and a rinse time of 15 minutes.

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