242
G. Pauliat et G. Roosen
oxydations et des réductions pour modifier le niveau de Fermi. Ainsi une réduction de
l'échantillon de BaTiO, présenté ci-dessus permet de remplir partiellement les niveaux
Fe3+/Fe2+ [23]. La photoconduction s'effectue alors par les électrons excités à partir de ces
niveaux. Les propriétés photoréfractives en sont totalement modifiées. Ces divers traitements,
dopages et oxydoréduction, permettent d'optimiser les échantillons.
t-t ( N - N ' ) / N'
Espace
Espace
a)
b)
Figure 3 : a) Schéma des niveaux électroniques dun échantillon de BaTi03 brut de croissance; b) schéma
simplifié pour décrire l'effet photoréfractif.
Pour les matériaux non cristallins, ces schémas énergétiques doivent être adaptés. Pour
les polymères, on pourra consulter avec profit l'article de revue de la référence [24] et le
modèle développé en [25]. Nous avons représenté sur la figure 2.d, le schéma d'énergie en
fonction d'une coordonnée d'espace associé à un polymère photoréfractif [24]. L'énergie des
photons est inférieure à l'écart énergétique entre les plus hautes orbitales moléculaires
occupées (highest occupied molecular orbitals, HOMO) et les plus basses orbitales
moléculaires inoccupées (lowest unoccupied molecular orbitals, LUMO) de la chaîne
principale du polymère. Les charges (des trous sur la figure 2.d) sont excitées à partir dun
photogénérateur vers les sites de transport de charge. Elles se déplacent ensuite par saut entre
ces sites avant de se recombiner dans des pièges ou de s'accumuler au voisinage des
électrodes [25]. Le chromophore nécessaire à l'obtention de l'effet électro-optique ne participe
pas à la création du réseau de champ photoréfractif.
2.3 Équations du transport de charge
Dans un souci de clarté et pour alléger la présentation, nous considérerons que seuls les
électrons participent au transport de charge et qu'il n'existe qu'un seul type de centres
photoexcitables. Le schéma énergétique correspondant est celui de la figure 2.a. Si la
photoconduction s'effectue par les trous, figure 2.b, le développement est identique. La
dérivation des équations de base dans le cas d'une photoexcitation simultanée d'électrons et de
trous à partir d u n même centre, figure 2.c, est similaire [26, 271. Un second modèle de
transport par électrons et trous a été développé. Dans celui-ci [27] les électrons sont
photoexcités à partir dun premier centre profond et les trous à partir d'un second centre
profond. L'introduction dune photoconduction par électrons et trous est souvent nécessaire
par exemple pour les semi-isolants G d s ou ZnP [28], les ferroélectriques [29], etc. Nous y
reviendrons ultérieurement dans le paragraphe 2.6.2.7. Des modèles ont également été
développés pour rendre compte de l'existence de plusieurs centres photoactifs profonds, ou
dun centre photoactif profond et d'un centre superficiel excitable thermiquement avec un seul
type de porteurs de charge [30-331. Plus récemment ces modèles ont été étendus pour décrire
l'effet photoréfractif lorsque les centres profonds existent sous trois états de valence [34-361.
Du fait de la complexité du processus d'excitation et de transport de charge, la
description de l'effet photoréfractif dans les matériaux organiques, par exemple figure 2.d,
n'est pas encore complète. Des débuts d'analyse sont proposés dans les références [24, 25,
G. Pauliat et G. Roosen
oxydations et des réductions pour modifier le niveau de Fermi. Ainsi une réduction de
l'échantillon de BaTiO, présenté ci-dessus permet de remplir partiellement les niveaux
Fe3+/Fe2+ [23]. La photoconduction s'effectue alors par les électrons excités à partir de ces
niveaux. Les propriétés photoréfractives en sont totalement modifiées. Ces divers traitements,
dopages et oxydoréduction, permettent d'optimiser les échantillons.
t-t ( N - N ' ) / N'
Espace
Espace
a)
b)
Figure 3 : a) Schéma des niveaux électroniques dun échantillon de BaTi03 brut de croissance; b) schéma
simplifié pour décrire l'effet photoréfractif.
Pour les matériaux non cristallins, ces schémas énergétiques doivent être adaptés. Pour
les polymères, on pourra consulter avec profit l'article de revue de la référence [24] et le
modèle développé en [25]. Nous avons représenté sur la figure 2.d, le schéma d'énergie en
fonction d'une coordonnée d'espace associé à un polymère photoréfractif [24]. L'énergie des
photons est inférieure à l'écart énergétique entre les plus hautes orbitales moléculaires
occupées (highest occupied molecular orbitals, HOMO) et les plus basses orbitales
moléculaires inoccupées (lowest unoccupied molecular orbitals, LUMO) de la chaîne
principale du polymère. Les charges (des trous sur la figure 2.d) sont excitées à partir dun
photogénérateur vers les sites de transport de charge. Elles se déplacent ensuite par saut entre
ces sites avant de se recombiner dans des pièges ou de s'accumuler au voisinage des
électrodes [25]. Le chromophore nécessaire à l'obtention de l'effet électro-optique ne participe
pas à la création du réseau de champ photoréfractif.
2.3 Équations du transport de charge
Dans un souci de clarté et pour alléger la présentation, nous considérerons que seuls les
électrons participent au transport de charge et qu'il n'existe qu'un seul type de centres
photoexcitables. Le schéma énergétique correspondant est celui de la figure 2.a. Si la
photoconduction s'effectue par les trous, figure 2.b, le développement est identique. La
dérivation des équations de base dans le cas d'une photoexcitation simultanée d'électrons et de
trous à partir d u n même centre, figure 2.c, est similaire [26, 271. Un second modèle de
transport par électrons et trous a été développé. Dans celui-ci [27] les électrons sont
photoexcités à partir dun premier centre profond et les trous à partir d'un second centre
profond. L'introduction dune photoconduction par électrons et trous est souvent nécessaire
par exemple pour les semi-isolants G d s ou ZnP [28], les ferroélectriques [29], etc. Nous y
reviendrons ultérieurement dans le paragraphe 2.6.2.7. Des modèles ont également été
développés pour rendre compte de l'existence de plusieurs centres photoactifs profonds, ou
dun centre photoactif profond et d'un centre superficiel excitable thermiquement avec un seul
type de porteurs de charge [30-331. Plus récemment ces modèles ont été étendus pour décrire
l'effet photoréfractif lorsque les centres profonds existent sous trois états de valence [34-361.
Du fait de la complexité du processus d'excitation et de transport de charge, la
description de l'effet photoréfractif dans les matériaux organiques, par exemple figure 2.d,
n'est pas encore complète. Des débuts d'analyse sont proposés dans les références [24, 25,