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Chapitre 6 : Defauts ponctuels dans les solides stoechiometriques
cette approximation a NaCl, on obtient pour le facteur entropique preexponentiel :
Dans la structure NaCl(cfc), on a a = ft = 6 et, si Ton prend le rapport
—7- = —7- = 2, cela revient a modifier d'un facteur 10 a 100 la concen{v'j u ;
tration en defauts calculee. Des approches semi-empiriques ont donne
des valeurs de AS° voisines de 1 a 4 R pour les metaux et les composes
ioniques, et de 8 a 16 R pour les semi-conducteurs.
6.6 Potentiel chimique et activite
des electrons
Les solides iono-covalents sont isolants ou semi-conducteurs. Ce
sont les composes qui possedent une bande de valence totalement
occupee et une bande de conduction vide a T = 0, separees par une
bande interdite de largeur Egou energie de gap (« saut » en anglais). A
T > 0, des electrons de la bande de valence (B.V.) sont excites et vont
occuper les niveaux inferieurs de la bande de conduction (B.C.). Ces
electrons laissent des niveaux inoccupes dans B.V.; ce processus est
schematise sur la figure 6.6. C'est 1'ionisation intrinseque decrite au §
6.1.4. Elle est d'autant plus importante que Eg a une valeur plus faible.
Ainsi, pour les solides ayant une valeur de Eg < 2 eV, on parlera de
semi-conducteur intrinseque, tandis que pour Eg > 4 eV, les composes sont isolants car le gap est trop important. A une temperature T,
n electrons de la bande de valence ont ete excites, en laissant p trous.
On a done n = p pour un semi-conducteur intrinseque. On rappelle que
1'energie lumineuse visible est comprise entre 1 eV (rouge) et 3 eV (violet). La lumiere visible ne peut done exciter que les composes dont le
gap est inferieur a 3 eV.
On peut, comme pour les defauts atomiques, exprimer une loi d'action des masses. Pour cela, il faut exprimer le potentiel chimique des
electrons de la meme maniere que pour les atomes ou les defauts
ponctuels :
On rapporte le potentiel chimique a un electron, ce qui revient a dire
que le potentiel chimique electronique est la variation d'enthalpie
libre quand on ajoute un electron au systeme, d'ou 1'utilisation de la
Chapitre 6 : Defauts ponctuels dans les solides stoechiometriques
cette approximation a NaCl, on obtient pour le facteur entropique preexponentiel :
Dans la structure NaCl(cfc), on a a = ft = 6 et, si Ton prend le rapport
—7- = —7- = 2, cela revient a modifier d'un facteur 10 a 100 la concen{v'j u ;
tration en defauts calculee. Des approches semi-empiriques ont donne
des valeurs de AS° voisines de 1 a 4 R pour les metaux et les composes
ioniques, et de 8 a 16 R pour les semi-conducteurs.
6.6 Potentiel chimique et activite
des electrons
Les solides iono-covalents sont isolants ou semi-conducteurs. Ce
sont les composes qui possedent une bande de valence totalement
occupee et une bande de conduction vide a T = 0, separees par une
bande interdite de largeur Egou energie de gap (« saut » en anglais). A
T > 0, des electrons de la bande de valence (B.V.) sont excites et vont
occuper les niveaux inferieurs de la bande de conduction (B.C.). Ces
electrons laissent des niveaux inoccupes dans B.V.; ce processus est
schematise sur la figure 6.6. C'est 1'ionisation intrinseque decrite au §
6.1.4. Elle est d'autant plus importante que Eg a une valeur plus faible.
Ainsi, pour les solides ayant une valeur de Eg < 2 eV, on parlera de
semi-conducteur intrinseque, tandis que pour Eg > 4 eV, les composes sont isolants car le gap est trop important. A une temperature T,
n electrons de la bande de valence ont ete excites, en laissant p trous.
On a done n = p pour un semi-conducteur intrinseque. On rappelle que
1'energie lumineuse visible est comprise entre 1 eV (rouge) et 3 eV (violet). La lumiere visible ne peut done exciter que les composes dont le
gap est inferieur a 3 eV.
On peut, comme pour les defauts atomiques, exprimer une loi d'action des masses. Pour cela, il faut exprimer le potentiel chimique des
electrons de la meme maniere que pour les atomes ou les defauts
ponctuels :
On rapporte le potentiel chimique a un electron, ce qui revient a dire
que le potentiel chimique electronique est la variation d'enthalpie
libre quand on ajoute un electron au systeme, d'ou 1'utilisation de la