Chapitre 8
Substitutions dans les
solides. Dopage
L
ES ELEMENTS ETRANGERS au cristal parfait peuvent modifier profondement ses proprietes. Un solide n'est jamais rigoureusement
pur et les teneurs en impuretes des produits commerciaux varient
grandement d'un fournisseur a 1'autre. De plus, certains composes sont
plus faciles a purifier que d'autres ; par exemple, il est tres difficile
d'eliminer le tantale dans les produits a base de niobium, ces deux
metaux ayant des proprietes chimiques identiques et se trouvant toujours ensemble dans les minerais. En dehors des produits de purete
« electronique » dont le taux d'impuretes est inferieur a 10~
8
, les produits
dits « purs » des laboratoires specialises contiennent entre 1 et 10 parties par million (ppm), c'est-a-dire entre 10~
6 et 10~
5 % de substances qui
ne sont pas toujours desirables. Nous avons vu, au chapitre 5, que la
solubilite d'elements etrangers dans une phase etait une necessite
thermodynamique. Neanmoins, cette solubilite est souvent tres limitee
et I'adjonction de ces elements etrangers peut devenir une operation
volontaire afin de modifier les proprietes physico-chimiques du reseau
hote. En general, 1'introduction d'un nouvel element revient a elaborer
une solution solide, qui peut etre d'insertion ou de substitution. C'est ce
deuxieme cas que nous considererons. De plus, les substitutions que
nous allons decrire seront uniquement cationiques car ce sont les plus
faciles a realiser. La gamme de concentration en substituant est regie
par les conditions de formation des solutions solides, evoquees au
chapitre 5 : rayons atomiques ou ioniques voisins, electronegativite et
proprietes chimiques identiques. Nous parlerons egalement de Dopage,
qui correspond a I'adjonction volontaire et dosee d'elements determines,
dans le but de modifier les proprietes electroniques intrinseques du
cristal « pur », c'est-a-dire du cristal dont la teneur initiale en impuretes
Substitutions dans les
solides. Dopage
L
ES ELEMENTS ETRANGERS au cristal parfait peuvent modifier profondement ses proprietes. Un solide n'est jamais rigoureusement
pur et les teneurs en impuretes des produits commerciaux varient
grandement d'un fournisseur a 1'autre. De plus, certains composes sont
plus faciles a purifier que d'autres ; par exemple, il est tres difficile
d'eliminer le tantale dans les produits a base de niobium, ces deux
metaux ayant des proprietes chimiques identiques et se trouvant toujours ensemble dans les minerais. En dehors des produits de purete
« electronique » dont le taux d'impuretes est inferieur a 10~
8
, les produits
dits « purs » des laboratoires specialises contiennent entre 1 et 10 parties par million (ppm), c'est-a-dire entre 10~
6 et 10~
5 % de substances qui
ne sont pas toujours desirables. Nous avons vu, au chapitre 5, que la
solubilite d'elements etrangers dans une phase etait une necessite
thermodynamique. Neanmoins, cette solubilite est souvent tres limitee
et I'adjonction de ces elements etrangers peut devenir une operation
volontaire afin de modifier les proprietes physico-chimiques du reseau
hote. En general, 1'introduction d'un nouvel element revient a elaborer
une solution solide, qui peut etre d'insertion ou de substitution. C'est ce
deuxieme cas que nous considererons. De plus, les substitutions que
nous allons decrire seront uniquement cationiques car ce sont les plus
faciles a realiser. La gamme de concentration en substituant est regie
par les conditions de formation des solutions solides, evoquees au
chapitre 5 : rayons atomiques ou ioniques voisins, electronegativite et
proprietes chimiques identiques. Nous parlerons egalement de Dopage,
qui correspond a I'adjonction volontaire et dosee d'elements determines,
dans le but de modifier les proprietes electroniques intrinseques du
cristal « pur », c'est-a-dire du cristal dont la teneur initiale en impuretes