Chimie des solides
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les composes ioniques (cf. chapitre 9). Dans ce cas, a zero kelvin, la
derniere bande totalement occupee, d'energie la plus elevee, est la
bande de valence (B.V.) qui appartient a 1'anion et qui est la bande cr p +
7F P de 1'oxygene ou de 1'halogene dans le cas des oxydes et des
halogenures. La bande suivante, totalement vide, est la bande de conduction (B.C.) ; elle est formee a partir des orbitales vides du metal et
correspond a la bande <7 S dans le cas des elements non de transition
(alcalins, alcalino-terreux) ou a la bande t 2g (elements d°) dans le cas
des elements de transition. Ces deux bandes sont separees par la bande
interdite de largeur energetique E g . Dans les composes isolants purs et
stoechiometriques, les bandes sont totalement pleines ou totalement
vides. Un tel compose est isolant car s'il est soumis a un champ electrique, celui-ci ne peut provoquer la circulation des electrons faute de
niveaux energetiques libres.
Comment les electrons peuvent-ils etre considered comme des defauts ?
Nous avons vu que la B.V. etait totalement pleine et la B.C. totalement
vide, mais ceci n'est valable qu'au zero absolu. Comme dans le cas des
atonies, 1'agitation thermique excite les electrons pour leur permettre
d'atteindre des etats energetiques plus eleves situes dans la bande de conduction. La, un grand nombre d'etats vides peuvent accueillir ces electrons
qui, soumis a un champ electrique, participent a la conduction. Les etats de
la B.V. vides de leurs electrons participent a la conduction en tant que trous
(represented par « h » = hole). La reaction de formation de ces paires
electrons-trous, par agitation thermique ou a partir d'une excitation
optique h*> > E g , s'ecrit:
En fait, dans un cristal ionique, il suffit de considerer les electrons
de valence localises sur les ions, contrairement aux metaux ou les electrons sont delocalises. La transition d'un electron de B.V. vers B.C.
peut alors s'interpreter comme un transfert de charge de 1'anion vers
le cation.
+ II existe d'autres types de defauts (que nous decrirons plus loin) :
- atomes etrangers au cristal (impuretes) ;
- phonons ou vibrations du reseau ;
- associations phonon + electron appelees polarons, qui assurent la
conductivity electrique de la plupart des composes ioniques, en particulier des oxydes.
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les composes ioniques (cf. chapitre 9). Dans ce cas, a zero kelvin, la
derniere bande totalement occupee, d'energie la plus elevee, est la
bande de valence (B.V.) qui appartient a 1'anion et qui est la bande cr p +
7F P de 1'oxygene ou de 1'halogene dans le cas des oxydes et des
halogenures. La bande suivante, totalement vide, est la bande de conduction (B.C.) ; elle est formee a partir des orbitales vides du metal et
correspond a la bande <7 S dans le cas des elements non de transition
(alcalins, alcalino-terreux) ou a la bande t 2g (elements d°) dans le cas
des elements de transition. Ces deux bandes sont separees par la bande
interdite de largeur energetique E g . Dans les composes isolants purs et
stoechiometriques, les bandes sont totalement pleines ou totalement
vides. Un tel compose est isolant car s'il est soumis a un champ electrique, celui-ci ne peut provoquer la circulation des electrons faute de
niveaux energetiques libres.
Comment les electrons peuvent-ils etre considered comme des defauts ?
Nous avons vu que la B.V. etait totalement pleine et la B.C. totalement
vide, mais ceci n'est valable qu'au zero absolu. Comme dans le cas des
atonies, 1'agitation thermique excite les electrons pour leur permettre
d'atteindre des etats energetiques plus eleves situes dans la bande de conduction. La, un grand nombre d'etats vides peuvent accueillir ces electrons
qui, soumis a un champ electrique, participent a la conduction. Les etats de
la B.V. vides de leurs electrons participent a la conduction en tant que trous
(represented par « h » = hole). La reaction de formation de ces paires
electrons-trous, par agitation thermique ou a partir d'une excitation
optique h*> > E g , s'ecrit:
En fait, dans un cristal ionique, il suffit de considerer les electrons
de valence localises sur les ions, contrairement aux metaux ou les electrons sont delocalises. La transition d'un electron de B.V. vers B.C.
peut alors s'interpreter comme un transfert de charge de 1'anion vers
le cation.
+ II existe d'autres types de defauts (que nous decrirons plus loin) :
- atomes etrangers au cristal (impuretes) ;
- phonons ou vibrations du reseau ;
- associations phonon + electron appelees polarons, qui assurent la
conductivity electrique de la plupart des composes ioniques, en particulier des oxydes.