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Chapitre 12 : Transport de charges electriques
De plus, pour simplifier a 1'extreme les schemas de bandes, on suppose qu'elles sont symetriques et de meme largeur. Les differentes situations sont schematisees sur les figures 12.2.
1 Isolants a transfer! de charge. U > A > W
II y a transfert d'electrons du non-metal d'electronegativite la plus
elevee (done d'orbitale la plus basse en energie) vers le metal d'electronegativite la plus faible (et done d'orbitale la plus elevee en
energie). C'est le cas de nombreux oxydes isolants, tels que BeO,
MgO, TiO 2 ... La bande de valence est la bande 2p de 1'oxygene et la
bande de conduction est la bande s de Mg et Be, ou 3d(t 2g ) de Ti (cf.
figure 12.2a). Comme on 1'a vu dans le chapitre 4, cette situation
correspond aux composes d'elements de transition dont la structure
electronique est d° et d
10 . La conductivity des composes stcechiometriques provient de 1'ionisation intrinseque d'autant plus elevee
que la bande interdite est plus etroite. La concentration en porteurs
intrinseques, n; = pj, depend fortement de E g , comme on peut le
constater dans le tableau 12.3.
TAB. 12.3
compose
Fe 2 0 3
Ti0 2
ThO 2 ~ ZrO 2
A1 2 0 3
BeO
E g (eV)
2,3
3,05
5,75
9,5
10,5
nj = ^ (cnr
3
)
(a 773 K)
10
12
5 10
9
8
-
-
ni = Pi (cnr
3
)
(a 1273 K)
3 10
15
8 10
13
10
8
10
-
n ; = PJ (cm
(a 1773 K)
8 10
16
7 10
15
10
12
5 10
6
2 10
5
3 )
La tres faible concentration en porteurs dans 1'alumine et 1'oxyde
de beryllium fait de ces composes des isolants performants pour les dispositifs electroniques a haute temperature. De nombreux oxydes possedent des ecarts a la stcechiometrie, a condition que leurs cations puissent
presenter des etats de valence mixte (elements de transition). Ce n'est
pas le cas de BeO ou de 1'alumine, qui sont stcechiometriques.
2 Isolants de Mott-Hubbard. A > U > W
C'est le cas des monoxydes MnO, FeO, NiO, CoO (cf. figure 12.2b).
La distance intercationique R est superieure a la distance critique R c ,
ce qui interdit la formation de bandes t 2g et e g . Les electrons sont
localises et doivent sauter d'un site cationique a 1'autre pour se
Chapitre 12 : Transport de charges electriques
De plus, pour simplifier a 1'extreme les schemas de bandes, on suppose qu'elles sont symetriques et de meme largeur. Les differentes situations sont schematisees sur les figures 12.2.
1 Isolants a transfer! de charge. U > A > W
II y a transfert d'electrons du non-metal d'electronegativite la plus
elevee (done d'orbitale la plus basse en energie) vers le metal d'electronegativite la plus faible (et done d'orbitale la plus elevee en
energie). C'est le cas de nombreux oxydes isolants, tels que BeO,
MgO, TiO 2 ... La bande de valence est la bande 2p de 1'oxygene et la
bande de conduction est la bande s de Mg et Be, ou 3d(t 2g ) de Ti (cf.
figure 12.2a). Comme on 1'a vu dans le chapitre 4, cette situation
correspond aux composes d'elements de transition dont la structure
electronique est d° et d
10 . La conductivity des composes stcechiometriques provient de 1'ionisation intrinseque d'autant plus elevee
que la bande interdite est plus etroite. La concentration en porteurs
intrinseques, n; = pj, depend fortement de E g , comme on peut le
constater dans le tableau 12.3.
TAB. 12.3
compose
Fe 2 0 3
Ti0 2
ThO 2 ~ ZrO 2
A1 2 0 3
BeO
E g (eV)
2,3
3,05
5,75
9,5
10,5
nj = ^ (cnr
3
)
(a 773 K)
10
12
5 10
9
8
-
-
ni = Pi (cnr
3
)
(a 1273 K)
3 10
15
8 10
13
10
8
10
-
n ; = PJ (cm
(a 1773 K)
8 10
16
7 10
15
10
12
5 10
6
2 10
5
3 )
La tres faible concentration en porteurs dans 1'alumine et 1'oxyde
de beryllium fait de ces composes des isolants performants pour les dispositifs electroniques a haute temperature. De nombreux oxydes possedent des ecarts a la stcechiometrie, a condition que leurs cations puissent
presenter des etats de valence mixte (elements de transition). Ce n'est
pas le cas de BeO ou de 1'alumine, qui sont stcechiometriques.
2 Isolants de Mott-Hubbard. A > U > W
C'est le cas des monoxydes MnO, FeO, NiO, CoO (cf. figure 12.2b).
La distance intercationique R est superieure a la distance critique R c ,
ce qui interdit la formation de bandes t 2g et e g . Les electrons sont
localises et doivent sauter d'un site cationique a 1'autre pour se