Chimie des solides
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ou [D
x
] est le nombre d'electrons occupant les niveaux d'energie E d et
N D est 1'equivalent de N c . Dans ce cas, on a : [N D ] = [D
x
] + [ D*]
L'energie E d est une constante, tandis que E F varie avec le nombre
d'electrons libres dans B.C., comme le montre la relation 6.13 (cf. chapitre 6). La concentration des electrons pieges sur les niveaux donneurs va
dependre de la position respective de E d et E F , comme on peut le mettre
en evidence de la maniere suivante. Considerons le rapport:
Au voisinage de la stoechiometrie, il y a, en general, tres peu de
defauts et le niveau de Fermi est voisin de Eg/2. En effet, dans le cas de
ces oxydes, que Ton peut considerer comme des semi-conducteurs, ce
niveau se trouve au milieu de la bande interdite. Au fur et a mesure que
les defauts se forment, il y a augmentation du nombre d'electrons libres
et elevation du niveau de Fermi. Les concentrations des donneurs non
ionises et ionises sont reliees par 1'expression 9.24. Ce comportement est
schematise sur la figure 9.9. On peut alors distinguer les cas suivants :
1) au voisinage de la stoechiometrie, il y a tres peu de defauts et d'electrons, si bien que :
On a done :
d'ou
Tous les electrons sont done delocalises dans la bande de conduction et les defauts sont ionises. C'est le domaine a de la figure 9.9 ;
2) lorsque 1'ecart a la stoechiometrie augmente, pour une certaine concentration electronique, on a :
Pour cette valeur de n, les concentrations des defauts ionises et
non ionises sont alors egales et la moitie des sites lacunaires est
occupee par un electron puisque [D
x ] = [D*] ;
3) puis, lorsque 1'ecart a la stcechiometrie et la concentration electronique augmentent encore, on a :