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Chapitre 9 : Energies de formation et d'ionisation des defauts
iAB. 9.3 - Valeurs de 1'energie de gap pour quelques oxydes binaires et
ternaires.
Composes
E g (eV) Composes E s (eV)
TiO 2 rutile
V 2 0 5
Cr 2 0 3
Zr0 2
Nb 2 0 5
MoO 3
Ta 2 0 5
W0 3
3,0
2,2
2
5
3,9
3,0
4,2
2,6
MgTi0 3
SrTiO 3
BaTiOg
SrZrO 3
LiNbOg
KNbOg
LiTaO 3
NaTaO 3
3,7
3,4
3,2
5,4
3,8
3,3
3,8
3,8
Si leur concentration est suffisamment elevee, ils vont donner naissance a
des bandes etroites, permettant aux electrons de se deplacer. Nous avons
vu que la formation de lacunes d'oxygene, dans les oxydes deficitaires en
oxygene, s'accompagnait de la liberation d'electrons. Cette liberation d'electrons peut etre decomposee en deux etapes :
1) formation d'une lacune neutre :
nique occupe par 2 electrons) ;
— > 1 /2 O2 + VQ (site anio2) ionisation de cette lacune et delocalisation des electrons dans la
bande de conduction cationique :
Nous dirons que les lacunes d'oxygene sont des defauts donneurs,
sous-entendu « d'electrons » au cation dont, nous 1'avons dit, le degre
d'oxydation diminue. Ces electrons vont aller peupler des niveaux au
voisinage de E c , correspondant a la densite d'etat effective N c . Ils proviennent non plus de la bande de valence, mais, maintenant, des lacunes.
Voyons comment le schema de bandes est modifie, par exemple, par la presence
de lacunes d'oxygene dans un compose deficitaire en oxygene. Les electrons sont soumis au potentiel periodique du cristal, cree par les charges
alternativement positives et negatives des ions du cristal. Ceci est schematise sur la figure 9.7a. Quand 1'energie de 1'electron est suffisante, cet
electron devient delocalise ou itinerant et peut se deplacer librement
« dans une bande ». Lors de la formation d'une lacune anionique, il y a
disparition d'un ion et la periodicite du reseau est perturbee.
Simultanement, J.-C. Slater, d'une part, et H.-M. James, d'autre part,
ont propose, la meme annee (1949), un modele dans lequel le potentiel
cristallin auquel sont soumis les electrons est modifie. Ce potentiel
Chapitre 9 : Energies de formation et d'ionisation des defauts
iAB. 9.3 - Valeurs de 1'energie de gap pour quelques oxydes binaires et
ternaires.
Composes
E g (eV) Composes E s (eV)
TiO 2 rutile
V 2 0 5
Cr 2 0 3
Zr0 2
Nb 2 0 5
MoO 3
Ta 2 0 5
W0 3
3,0
2,2
2
5
3,9
3,0
4,2
2,6
MgTi0 3
SrTiO 3
BaTiOg
SrZrO 3
LiNbOg
KNbOg
LiTaO 3
NaTaO 3
3,7
3,4
3,2
5,4
3,8
3,3
3,8
3,8
Si leur concentration est suffisamment elevee, ils vont donner naissance a
des bandes etroites, permettant aux electrons de se deplacer. Nous avons
vu que la formation de lacunes d'oxygene, dans les oxydes deficitaires en
oxygene, s'accompagnait de la liberation d'electrons. Cette liberation d'electrons peut etre decomposee en deux etapes :
1) formation d'une lacune neutre :
nique occupe par 2 electrons) ;
— > 1 /2 O2 + VQ (site anio2) ionisation de cette lacune et delocalisation des electrons dans la
bande de conduction cationique :
Nous dirons que les lacunes d'oxygene sont des defauts donneurs,
sous-entendu « d'electrons » au cation dont, nous 1'avons dit, le degre
d'oxydation diminue. Ces electrons vont aller peupler des niveaux au
voisinage de E c , correspondant a la densite d'etat effective N c . Ils proviennent non plus de la bande de valence, mais, maintenant, des lacunes.
Voyons comment le schema de bandes est modifie, par exemple, par la presence
de lacunes d'oxygene dans un compose deficitaire en oxygene. Les electrons sont soumis au potentiel periodique du cristal, cree par les charges
alternativement positives et negatives des ions du cristal. Ceci est schematise sur la figure 9.7a. Quand 1'energie de 1'electron est suffisante, cet
electron devient delocalise ou itinerant et peut se deplacer librement
« dans une bande ». Lors de la formation d'une lacune anionique, il y a
disparition d'un ion et la periodicite du reseau est perturbee.
Simultanement, J.-C. Slater, d'une part, et H.-M. James, d'autre part,
ont propose, la meme annee (1949), un modele dans lequel le potentiel
cristallin auquel sont soumis les electrons est modifie. Ce potentiel