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Chapitre 8 : Substitutions dans les solides. Dopage
de son insertion dans le réseau, formant ainsi des ions O
2− . Les réactions de substitution sont alors mieux représentées de la manière
suivante :
2 SrO + 2 Cr
×
Cr + 1/2 O 2
O/La=3/2
− −−−−−− → 2 Sr
La + 3 O
×
O + 2 Cr
•
Cr
ou
2 MgO + 2 Cr
×
Cr + 1/2 O 2
O/Cr=3/2
− −−−−−− → 2Mg
Cr + 3 O
×
O + 2 Cr
•
Cr
Le matériau est devenu un conducteur électronique par trous. Les
synthèses des composés dopés s’écrivent :
1/2 (1 − x) La 2 O 3 + x SrO + 1/2 Cr 2 O 3 + x/2 O 2 →
La 1−x Sr x Cr(IV) x Cr(III) 1−x O 3
et
1/2 (1 − x) Cr 2 O 3 + x MgO + 1/2 La 2 O 3 + x/2 O 2 →
La [Mg x Cr(IV) x Cr(III) 1−2x ] O 3
Ce sont des composés à valence mixte du chrome, les trois autres
cations ayant un seul état d’oxydation.
• En milieu réducteur (l’absence d’oxygène dans le gaz environnant
suffit), il n’y a plus formation de trous et on retrouve les équations
normales de formation de lacunes anioniques :
2 SrO
O/La=3/2
− −−−−−− → 2 Sr
La + 2 O
×
O + V
••
O
ou
2 MgO
O/Cr=3/2
− −−−−−− → 2 Mg
Cr + 2 O
×
O + V
••
O
Dans ces conditions, les réactions de synthèse deviennent :
1/2 (1 − x) La 2 O 3 + x SrO + 1/2 Cr 2 O 3 → La 1−x Sr x Cr(III)O 3−x
et
1/2 (1 − x) Cr 2 O 3 + x MgO + 1/2 La 2 O 3 → LaMg x Cr(III) 1−x O 3−x
2
◦ ) On peut représenter les domaines respectifs d’existence de chaque type
de défauts en fonction de la pression d’oxygène (diagramme de Brewer).
Remarquons que, dans le domaine oxydant, la teneur en trous est imposée par la concentration en élément dopant :
[h
• ] =
Sr
La
=
Mg
Cr