Influence de la nature des électrodes sur les propriétés électriques du ZnS en couches minces)

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Influence de la nature des électrodes sur les propriétés électriques du ZnS en couches minces)

Gérard Marchal

To cite this version:

Gérard Marchal. Influence de la nature des électrodes sur les propriétés électriques du ZnS en couches

minces). Journal de Physique, 1965, 26 (3), pp.135-142. �10.1051/jphys:01965002603013500�. �jpa-

00205940�

INFLUENCE DE LA NATURE DES ÉLECTRODES

SUR LES PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES ^{DU ZnS EN} COUCHES MINCES (1)

Par GÉRARD MARCHAL,

Laboratoire d’Étude des Semiconducteurs, ^{E. N. S. E.} M., Nancy.

Résumé. - L’auteur étudie, tout d’abord, la résistivité du sulfure de zinc, ^en couches minces

déposées ^sous vide, ^en fonction de la température. Avec des électrodes en aluminium la résistivité est plus élevée dans le sens transversal que dans le ^sens longitudinal. ^Les caractéristiques ^courant-

tension mesurées dans le sens transversal avec des électrodes en or ou en aluminium ne sont pas linéaires. Dans le sens longitudinal, ^les caractéristiques sont linéaires. Il semble donc exister une

dissymétrie dans la structure transversale des couches, provenant d’une dissociation partielle ^du

ZnS au cours de l’évaporation.

On utilise ensuite l’indium comme électrodes et l’on étudie les caractéristiques courant-tension dans le sens longitudinal. L’indium forme un meilleur contact ohmique que l’or et l’aluminium et laisse passer des courants qui augmentent beaucoup plus rapidement que la tension. L’influence ^de la lumière et de la température ^{sur ces} caractéristiques ^{a été étudiée.}

Abstract. - The resistivity of ZnS thin films evaporated ⁱⁿ high ^vacuum is studied as a function of temperature. With Al electrodes the resistivity ^is greater in transverse than longitudinal ^direc-

tion. The current versus potential ^{curves with Au or} Al electrodes are not linear, in the trans-

verse direction, ^but they ^are linear in the longitudinal direction. The author thinks that there could exist a dissymmetry in the transverse structure of the layers, ^{due to the} partial dissociation of ZnS

during ^the evaporation.

The current vs potential ^{curves are} studied with In electrodes which form a better ohmic contact that Au and Al. The current flowing through ^the layer ^{increases then more} rapidly ^{than the} poten-

tial. The influence of light ^and temperature ^{has also been studied.}

1. Introduction.

Apr6s ^avoir 6tudi6 les pro-

pri6t6s di6lectriques ^{du sulfure de zinc en couches}

minces *apor6es ^{sous vide} [1], ^travail qui ^nous

avait permis ^{de mettre en} evidence 1’existence de deux bandes d’absorption dielectrique situ6es de

part ^et d’autre de la temperature ambiante, ^nous

avons entrepris ^{de mesurer} la r6sistivit6

trans- versale

et « longitudinale » ^{du ZnS en couches}

minces en fonction de la temperature ^{avec des}

electrodes de differentes natures. Nous avons 6ga-

lement trace des caractéristiques courant-tension et 6tudi6 l’influence de la lumiere ^{sur ces} caracté-

ristiques.

Si de nombreux travaux ont dej a ^{ete eff ectues}

sur le sulfure de cadmium ^en couches minces [2, 3]

il ne semble pas que le ZnS ait ^retenu l’attention.

La raison ^en est peut-etre la difficult6 de fabriquer

les bons contacts ohmiques n6cessaires pour 1’etude de la r6sistivit6 ou de caractéristiques ^courant-

tension. Une m6thode a ete mise au point ^{dans le}

cas de monocristaux de ZnS _par Cooke [4] ^mais

semble peu adaptee ^a 1’etude des couches minces.

2. Préparation des couches minces.

L’en- ceinte a evaporation ^{en acier} inoxydable ^{a 6t6}

d6crite antérieurement [5]. ^{Elle est} evacuee par

un syst6me de pompage comprenant ^{en s6rie une}

(1) Communication a la reunion consacr6e a 1’etude des couches minces, organis6e par la Societe Française ^de Physique a Dijon, le 3 ^{mai 1964.}

pompe a palettes, ^un piege ^{a azote} liquide, ^une

pompe a diffusion d’huile, ^un piege ^{a azote} liquide

et une pompe a evaporation de titane. Avec cet ensemble nous atteignons ^{un vide de} 1,5 ^{X 10-8} mmHg ^{et nous} maintenons un vide de 1 a 2 X 10-7

mmHg ^{au cours des} evaporations. Une tourelle rotative supporte ^{six lames et six verres t6moins}

et permet ^{de les} presenter au-dessus des sources

d’évaporation. Cette tourelle ne nous permettait

pas de controler la temperature ^du support ^au

cours des evaporations.

Le sulfure de zinc provenait ^de la firme Leuchts- toffwerk G. M. B. H., Heidelberg, ^{et 6tait} 6vapor6 depuis ^{une nacelle en} tantale. Au cours des évapo- rations, ^la temperature ^{du creuset} 6tait maintenue a environ 1 500 OK de façon que la ^vitesse de

depot ^{soit de} l’ordre de 500 A/min ^{a 15 cm, vitesse}

qui ^{semble la} plus convenable pour obtenir des couches de propri6t6s reproductibles.

La figure ^{1 donne une vue des} dispositifs exp6-

rimentaux realises. Nous avons tout d’abord uti- lise des supports ^{en verre} Pyrex lorsque ^{les mesures}

de r6sistivit6 étaient eff ectuees dans le sens trans-

versal, ensuite des supports ^{en silice} lorsque ^Fetude

avait lieu dans les sens longitudinal ^et transversal.

Les couches obtenues ont des 6paisseurs ^variant

entre 0,2 ^et 2u. ^Ces 6paisseurs ^sont reperees ^au

cours des evaporations ^en comptant ^{les minima et}

les maxima, ^distants de x/4 d’6paisseur optique,

d’un faisceau de lumiere monochromatique ^traver-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01965002603013500

136

FIG. 1.

Configuration ^{des structures} longitudinale ^et transversale.

sant les verres t6moins places ^au voisinage ^des

lames et ne recevant que les projections ^{de ZnS}

a l’exclusion des électrodes.

3. Dispositif expérimental.

Apr6s ^{une stabi-}

lisation de 24 heures sous vide, les lames etaient sorties de l’enceinte 6 evaporation ^et plac6es ^dans

un dessicateur sous vide. Ensuite chaque ^{lame à}

6tudier est plac6e ^{dans un} four situe dans une

seconde enceinte a vide dont la description ^{a 6t6}

faite antérieurement [6]. ^Ce dispositif permet ^de

faire varier, par conduction, ^la temperature ^des

lames de 78 a 750 OK.

Les mesures de r6sistivit6 _p ainsi que certaines

caractéristiques ^{courant I-tension V en continu ont}

utilise un 6lectrom6tre dont la resistance d’entrée 6tait plac6e ^{en s6rie avec la lame} a 6tudier. Une

tension continue 6tait appliquee ^{aux bornes de cet}

ensemble et en mesurant cette tension et le courant

passant ^dans l’électromètre, ^nous pouvions ^en

d6duire a la fois I, ^V et p. Lorsque ^la conductivite 6tait trop 6lev6e pour permettre ^{des mesures avec} 1’e!ectrometre, ^nous utilisions alors un galvano-

m6tre de bonne sensibilite.

4. ttude de la r6sistivit6 du ZnS dans le sens

transversal.

La figure ^{2 nous montre la varia-}

tion de _p en Q cm en fonction de 1fT pour des

températures comprises ^{entre 78 OK et 725 oR.}

pour 3 couches, d’épaisseurs differentes, ^{de la}

s6rie 14. Les electrodes utilis6es étaient en alu- minium. 11 ne semble pas que ^les valeurs de _p

FIG. 2.

Diagramme donnant la r6sistivit6 transversale,

en fonction de 103fT, ^{de 3} couches de la s6rie 14. Les electrodes sont en aluminium.

obtenues soient fonction de l’épaisseur, ^{au moins}

dans le domaine d’épaisseur 6tudi6 ici. LA courbes sont sensiblement parall6les ^et présentent ^une 16g6re ^{courbure a} partir ^{de 400 OK} jusqu’à ^la temperature ^{ambiante. A la} temperature ambiante,

la r6sistivit6 6tait de l’ordre de 1016 Q _cm, limite de sensibilite de l’appareillage ^{de mesure.} Jusqu’h

la temperature de I’azote liquide la r6sistivit6 a

toujours ^ete trop 6lev6e pour etre mesur6e. La tension appliqu6e ^{6tait de} 0,5 volt, ^{soit un} champ

de l’ordre de 104V/cm.

La figure ³ repr6sente les variations de _p en

fonction de l’inverse de la temperature pour 3 couches de la s6rie 16, ^les electrodes 6tant en or.

On constate, ^d’une part que les caractéristiques

pour des temperatures sup6rieures ^{a la} temp6-

rature ambiante sont presque des droites, ^d’autre part, pour des temperatures inférieures a la temp6-

rature ambiante, la r6sistivit6 6tant comprise ^entre

1014 et 1015 Q _cm, on a pu ^{mettre en} evidence une

autre portion de droite dont la pente ^{est tres} inférieure a la premiere.

De 1’etude de ces deux series de courbes, ^nous

d6duisons les remarques suivantes :

1. La r6sistivit6 du sulfure de zinc en couches

minces, ^{dans le sens} transversal, ^{est tres 6lev6e}

(1014 ^{a 1016 0 cm a la} temperature ambiante),

sup6rieure ^a celle mesur6e sur des monocristaux

de ZnS _par W. Ruppel [7] : ^{1013 Q cm.}

FIG. 3.

Diagramme donnant la r6sistivit6 transversale, ^{en fonction de} 103fT, de 3 couches de la s6rie 16.

Les electrodes sont en or.

2. La nature de 1’electrode semble modifier la pente ^des courbes pour ^des temperatures sup6-

rieures a la temperature ambiante, ^{dans un do-}

maine correspondant ^{a la} conductibilité intrin-

s6que ^{du ZnS.} L’6nergie d’activation d6duite de la pente ^{varie entre} 1,8 ^et 2 eV pour les 6lee- trodes en aluminium et entre 1,5 ^et 1,7 eV pour les 6lectrodes ^{en or.} Cette dispersion ^{des valeurs} pr6c6dentes ^{est due en} partie aux erreurs com-

mises en mesurant la pente ^{de ces courbes.}

3. Pour des temperatures inférieures a la temp6-

rature ambiante, ^il apparait ^un palier ^{dans le cas}

d’électrodes en or. Ultérieurement, ^{nous essaierons}

de determiner si ce niveau d’impuretés ^{est lie}

,a la nature de 1’electrode.

La r6sistivit6 tres 6lev6e du ZnS en couches minces pourrait etre li6e a la presence ^{de contacts}

non ohmiques. ^{Nous ne} saurions oublier la possibi-

lit6 d’une dissociation du ZnS au cours de 1’evapo-

ration conduisant a la formation d’une couche de structure non homog6ne ^{avec une} concentration

plus ^6lev6e de soufre au d6but du dépôt, ^cette

concentration diminuant au fur et a mesure que

1’epaisseur ^{de la couche} augmente, ^{d’une mani6re} semblable au gradient d’indice trouve dans les couches minces _par des m6thodes optiques [8].

5. Étude de la résistivité du ZnS dans le sens

longitudinal.

^La fabrication de condensateurs

destines a 1’6tude de la r6sistivit6 d’un dielectrique

dans le sens transversal est relativement facile.

Lorsque l’épaisseur ^de la couche a 6tudier est assez faible les court-circuits causes par les pous- si6res sont r6parables si les electrodes m6talliques poss6dent ^un oxyde ^isolant tel que Al. Par contre, la fabrication d’un sillon correct a 1’echelle micros-

copique ^est plus ^{difficile en raison de la} migration

du metal dans le sillon produite par 1’echauffement du support ^{au cours de} l’évaporation ^{du di6lec-} trique. ^{Une autre} difficult6 est le positionnement

du fil de tungst6ne ^{servant de cache au moment}

de 1’evaporation ^des electrodes. 11 nous est apparu

indispensable que le fil vienne ^{en contact} 6troit

avec la lame-support ^{a cause de la} pénombre ^due

aux dimensions du creuset. Aussi, avons-nous 6t6 amenés à mettre au point ^un dispositif pr6sentant

le fil devant chaque ^lame apr6s ^{rotation de la}

tourelle.

La figure ^{4 nous montre} la variation de la résistivité en fonction de l’inverse de la temp6-

rature pour 2 sillons de la s6rie 23, l’ électrode

employee ^6tant l’aluminium. La largeur ^{du sillon}

6tait de 18u ^{et le} champ applique ^{du meme ordre}

de grandeur que pour 1’etude dans le ^sens trans- versal. Ici, encore, de meme que pour ^la figure 2,

les courbes presentent ^une 16g6re ^{concavite et l’on}

peut ^{noter le d6but d’un} palier pour la partie ^basse

temperature ^ou la r6sistivit6 est toujours ^rest6e

138

FIG. 4.

Diagramme ^donnant la r6sistivit6 longitudinale,

en fonction de 103fT, ^{de 2 couches de la} s6rie 23. Les electrodes sont en aluminium.

sup6rieure ^{a 1013 Q cm.} La difference essentielle par rapport ^aux courbes donn6es dans les 2 figures pr6c6dentes ^est la reduction de la r6sistivit6 pour

une meme temperature. ^{A la} temperature ^am-

biante p est 6gal ^{a 2 X 1012 Q cm} alors que dans le sens transversal p est sup6rieur ^{a 1016 Q cm.}

Quoique l’erreur commise dans la mesure des di- mensions du sillon soit plus 6lev6e que dans le ^cas du condensateur, ^{celle-ci ne} peut expliquer ^cet

6cart de plusieurs puissances ^de 10. Nous pouvons done dire que ^cette r6sistivit6 6lev6e n’est pas due

uniquement ^{a un contact} plus ^{ou moins} ohmique

du moins en ce qui ^concerne l’aluminium.

Au cours de ces mesures de r6sistivit6 en fonc- tion de l’inverse de la temperature ^{nous avons} remarque que les courbes ^obtenues s’écartaient

16g6rement de droites surtout dans le domaine de

temperature correspondant ^{a la} conductibilité

intrinseque ^{du ZnS. Cette courbure} peut s’expliquer

si l’on consid6re que les ^{mesures ont} ete effectuees dans ^un domaine de temperature correspondant ^au

raccordement de deux portions ^{de droites. Pour}

determiner avec exactitude la pente ^{de la} partie

haute temperature, ^il serait n6cessaire d’élever la

temperature ^{au moins} jusqu’a ^{1250 OK ainsi} que I’a fait Fok [9], ^{dans le cas} de monocristaux ^et de

poudres. ^{11 trouve alors une} pente correspondant

a une 6nergie d’activation de 1,7 ^:t 0,1 ^eV.

6. Atude des caract6ristiques eourant-tension dans le sens transversal.

Cette difference de r6sistivit6 dans les deux sens transversal et longi-

tudinal doit se retrouver lors de 1’6tude des carac-

t6ristiques courant-tension. Dans le sens trans-

versal, ^{a la} temperature ambiante, la r6sistivit6 du ZnS ^en couches minces est bien trop 6lev6e pour

nous permettre ^{de tracer ces} caractéristiques ^en

courant continu. En effet pour des tensions de l’ordre de quelques ^volts (champs > ¹⁰⁴ Vjcm)

les courants mesures sont de l’ordre de 10-13 A. et la sensibilite de 1’electrometre limitait la mesure

à des courants sup6rieurs ^{a 5 X 10-14 A. De} m6me, ^{en courant} alternatif basse f requence ^en

raison de la capacite trop ^{6lev6e de nos couches} (environ ¹⁰⁰⁰ pF) ^{cette mesure ne fut} pas pos- sible. Aussi avons-nous ete amenes a 6lever la

temperature ^d’6tude jusqu’h ^{400 °C} afin d’abaisser la resistance de la couche vers 50 kQ, ^la temp6-

rature 6tant stabilis6e a quelques degr6s pres.

La figure ^{5 nous montre le} trace, ^{obtenu sur} l’oscilloscope, ^{de la} caractéristique courant-tension pour la lame 145 ^avec electrodes en aluminium,

FIG. 5.

Caractéristique courant-tension de la lame 145 dans le sens transversal.

Les electrodes sont en aluminium : 1 division verticale

20uA,

1 division horizontale

0,70 ^volts.

la frequence d’6tude 6tant de 10 Hz. La non-

lin6arit6 est 6vidente et la distribution de potentiel

a travers la couche n’est pas uniforme. Nous ^avons

6galement trace la meme caractéristique ^{dans le}

cas of les electrodes utilis6es étaient en or. C’est

ce que pr6sente ^la figure ^{6 ou la} frequence ^d’6tude

6tait de 0,5 ^Hz.

L’étude de ces deux figures ^montre que les

caractéristiques courant-tension ne sont pas line-

aires, ^ce qui implique 1’existence de contacts non

ohmiques ; ^ceci pourrait ^donc expliquer les r6sisti-

FIG. 6.

Caractéristique courant-tension de la lame 165 dans le sens transversal.

Les electrodes sont en or : 1 division verticale

16pLA,

1 division horizontale

0,70 ^volts.

vites anormalement 6lev6es mesur6es, ^{dans le sens} transversal, ^en fonction de la temperature ^{mais ne}

rendrait _pas compte ^de la difference de r6sistivit6 observ6e dans les sens longitudinal ^et transversal.

11 semble que les m6taux tels que Au et Al, ^de

fonction de travail 6lev6e, ^{ne r6alisent} pas de bons contacts ohmiques ^{avec ZnS en} couche mince.

11 serait donc n6cessaire d’utiliser des m6taux de fonction de travail plus ^faible tels que In ^et Ga a la fois pour 6tudier les caractéristiques ^courant-

tension et pour ^mesurer la r6sistivit6 en fonction de la temperature. Malheureusement ^ces m6taux

poss6dent ^des points ^{de fusion tres bas} (155 °C ^et

29 °C respectivement) ^{et ne} conviennent pas ^à 1’6tude de la r6sistivit6 ^en fonction de la temp6-

rature.

7. ftude des caraetdristiques courant-tensions dans le sens longitudinal.

^{Nous avons tout}

d’abord 6vapor6 ^de I’aluminium ^comme electrodes afin de pouvoir ^{mesurer la} r6sistivit6 en fonction de la temperature, ^ce que nous avons vu prece-

demment (voir fig. 4). Ensuite des caract6ris-

tiques courant-tension ont ete trac6es pour plu-

sieurs lames ayant deja ete mesur6es lors de 1’etude

de p ^en fonction de 1/r. ^La figure ^{7 nous montre}

ces caractéristiques ^a différentes temperatures pour la lame 231. Nous voyons que ^ces caractéristiques

suivent la loi d’Ohm et nous retrouvons 6galement

les valeurs de r6sistivit6 que ^nous avions mesur6es

sur la figure ^{4. Le} fait que ^nous obtenons, ^{avec des} champs comparables, ^des caractéristiques ^lin6aires

dans le ^sens longitudinal alors que ^nous trouvions des caracteristiques ^non ohmiques ^{dans le sens}

transversal pour la meme ^nature d’electrode semble indiquer ^une dissym6trie ^{dans la structure}

transversale de la couche. Cette dissym6trie pour- rait provenir comme nous 1’avions suppose ^d’une

dissociation partielle ^{du ZnS au cours de 1’evapo-}

FIG. 7.

Caractéristiques courant-tension, ^a différentes

temperatures, de la lame 231 dans le sens longitudinal.

Les electrodes sont en aluminium.

ration, conduisant a la formation d’une couche dont la concentration en impuret6s varierait de 1’electrode inf6rieure a 1’electrode sup6rieure. ^Cette

variation de la structure de la couche d’une face a 1’autre entrainerait donc la formation de bar- ri6res de contact differentes au voisinage ^{des deux}

electrodes et par consequent ^des caractéristiques

courant-tension dissymétriques. Remarquons que

l’évaporation des 2 electrodes lors de la fabrication d’un sillon a lieu en meme temps (en ^{fait il} s’agit

du meme creuset) ^alors que dans le ^sens transversal il y ^a 2 evaporations successives provenant ^de

2 creusets diff6rents et s6par6es par ^une dur6e de

quelques minutes n6cessaires a 1’evaporation ^du

ZnS. Par consequent ^{dans le sens} transversal, ^il pourrait y avoir 6galement ^une dissym6trie ^due

a l’oxydation partielle ^de 1’electrode inf6rieure dans 1’atmosphere résiduelle de 1’enceinte a vide.

Cette hypothese disparait si l’on consid6re a la fois le sens de parcours du ^courant dans la lame et le cas ou les electrodes sont en or et ou il n’y ^a

donc pas d’oxydation.

Si 1’etude des propriétés 6lectriques ^{du ZnS dans}

140

le sens transversal est influenc6e par la ^structure de la couche, l’étude ^{dans le sens} longitudinal peut

1’etre par la propreté ^du support puisque ^{le fond}

du sillon est en contact avec celui-ci. Nous avons

d’ailleurs observe une difference de r6sistivit6 lors de la mesure des caractéristiques courant-tension pour la lame 234. Cette lame 6tait plac6e ^{en face}

du creuset de ZnS au cours du d6gazage ^de celui-ci, quoique ^{le creuset} soit cache. La figure ^{8 nous}

montre une s6rie de caractéristiques ^effectuées

FIG. 8.

Caractéristiques courant-tension a differentes

temperatures, de la lame 234 dans le sens longitudinal.

Les electrodes sont en aluminium.

a plusieurs temperatures ^{pour la lame 234 et en} changeant ^la polarite ^{de ]a tension} appliqu6e. ^Ici

encore les caractéristiques ^sont lin6aires mais on

constate une elevation de la r6sistivit6 d’une

puissance de 10 par rapport ^{a la lame 231} bien que

1’epaisseur ^et les conditions d’évaporation ^soient

les memes. 11 pourrait y avoir au cours du d6gazage

du ZnS liberation de soufre depuis ^le creuset ;

celui-ci viendrait ^se d6poser ^{sur la lame} plac6e

devant et cette couche de soufre modifierait

quelque peu la structure de la couche d6pos6e

ultérieurement ou diffuserait dans la couche au cours de 1’6vaporation [10].

Sur la figure ^{9 sont} representees ^{trois caracté-} ristiques courant-tension _pour 3 lames poss6dant

un sillon de 11u ^de largeur ^avec electrodes en

indium. Les mesures ont ete effectuées alors _que la lame 6tait plac6e ^{dans le vide et sous obscurite a la} temperature ambiante. On peut distinguer ^deux

FIG. 9.

Caract6ristiques courant-tension de 3 couches de la s6rie 25, dans le sens longitudinal. ^{Les electrodes}

sont en indium.

parties ^{dans ces courbes : une} partie sensiblement lin6aire ^et vérifiant la loi d’Ohm pour de faibles tensions ( ¹⁰ volts) ^{et une autre} partie pour des tensions sup6rieures a 10 volts ou le courant croit

beaucoup plus rapidement que la tension. La

premiere partie ^nous permet ^{donc de calculer la}

r6sistivit6 du materiau a partir ^de

p

(SIL) (V/I) ci ^{2 x 1011 Q cm.}

Le meme calcul effectue a partir des caract6ris-

tiques courant-tension pour les lames de la s6rie 23 ou le sillon poss6dait des electrodes en aluminium

nous donnait _p ^ci 2 X 1012 Q cm. 11 semble donc que l’on divise p par 10 ^en utilisant l’indium à la

place ^de l’aluminium.

Ð’après ^{la seconde} partie ^{de la} caractéristique,

on peut ^voir qu’il ^est possible de faire passer des courants 6lev6s dans un isolant tel que ZnS. Ceci fut pr6vu depuis 1940 par Mott ^et Gurney [11] qui

6tablirent la relation :

et la distance entre les 6lectrodes ; V ^{la tension} appliqu6e.

Cette loi suppose que les contacts sont ohmiques,

c’est-à-dire que la fonction de travail du metal est inférieure a celle de l’isolant. II est assez surprenant

que ^cette loi n’ait pas ete v6rifi6e plus ^{tot mais la}

raison en a ete donn6e par Rose [12] ^{en 1955 : cette}

loi suppose que l’isolant ^est relativement libre de

pieges. ^Les pieges presents ^dans l’isolant abaissent la mobilite et r6duisent fortement le courant limit6 par la charge d’espace dans l’isolant. En plus ^{de la}

diminution du courant, ^ces pieges peuvent ^affecter

fortement 1’allure des caractéristiques ^courant-

tension. Lampert [13] ^a analyse l’influence de la nature et de la profondeur ^{des niveaux} pieges ^et

a trace les caractéristiques correspondantes. ^Il

a montre que le ^courant peut ^{s’élever tres} rapi-

dement en accord avec la relation I

k vm ou

1’exposant ^m peut ^varier de 3 a 7. Il serait pr6ma- tur6, actuellement, d’interpréter les caract6ris-

tiques ^{de la} figure pr6c6dente ^{comme 6tant dues}

a un courant limit6 par la charge d’espacé ^dans

ZnS puisqu’il existe d’autres ph6nom6nes ^{ou le}

courant augmente ^tres rapidement ^{avec la tension.}

FIG. 10.

Representation ^de log ^{I en fonction de V1/2}

pour ³ couches de la s6rie 24

ces courants.

Sur la figure ¹⁰ nous avons trace ces memes

caractéristiques ^{avec en ordonn6es} log ^{I et en}

abscisses VI/2. Ici encore, les caractéristiques ^se composent ^{de deux} parties: ^une partie courb6e pour V ^{10 volts} correspondant ^{a Ja} loi d’Ohm et

une autre partie ‘sensiblement lin6aire pour V > 10 volts. Cette partie r6pond ^{a la loi}

I = a exp(p V112). On voit ainsi qu’il ^{est actuel-}

lement difficile de se prononcer ^{sur le} phenomene

observe et sur la nature du contact formé par l’indium avec le sulfure de zinc bien _que ce soit l’indium qui ^semble convenir le mieux parmi ^les

diff6rents m6taux utilises. Nous envisageons

d’autres etudes avec des m6taux tels que Ga ^ou des alliages ^Ga-Al permettant d’élever la temp6-

rature et des mesures de capacite différentielle nous

renseigneraient ^sur la hauteur de la barri6re et sur le nombre de pieges adjacents ^{au contact. Sur}

la figure ¹⁰ nous avons trace aussi les caract6ris-

tiques courant-tension _{pour 3} lames de la s6rie 24, qui different notablement de celles des couches de la s6rie 25. L’explication ^{nous en a ete} donn6e par l’observation du sillon au microscope : les sillons de la s6rie 24 présentent ^{tous un} rétrécissement du a un mauvais contact du ffl ^{avec le support au}

cours de l’évaporation..

FIG. 11. - Influence de la temperature ^{sur les caracté-} ristiques courant-tension ^de la lame 256 avec electrodes

en indium.

142

En raison du bas point de fusion de l’indium,

nous avons restreint notre domaine d’étude en

fonction de la température ^{et la} figure ^{11 nous}

montre l’allure des caractéristiques courant-tension a des temperatures ^{de 77} OK, ¹⁷⁹ OK, ^{295 °K et}

360 OK pour la lame 256. Pour chaque temp6- rature, ^nous retrouvons les deux parties ^{des carac-} t6ristiques ^{montr6es sur la} figure 9. On observe

FIG. 12.

Influence de la lumiere sur les caractéristiques

courant-tension de la lame 256 a différentes temp6-

ratures.

6galement qu’un abaissement de la temperature

a pour effet de rendre la caractéristique ^courant-

tension plus verticale. L’elevation de temperature augmente ^{le nombre de} porteurs ^de charges ^libres

dans la bande de conduction. Si l’on admet, ^ainsi

que le pr6voit la loi de Mott et Gurney, l’existence

d’une charge d’espace ^dans l’isolant, ^{restant cons-}

tante et fonction seulement de la tension appliqu6e,

1’echauffement élève la proportion ^de charges

libres par rapport ^{a la} charge d’espace.

La figure ¹² repr6sente ^les caractéristiques

courant-tension _{pour la} lame 256, plac6e ^dans

l’obscurit6 puis ^{soumise a un flux lumineux} (lampe

Philora HP125 situ6e hors de 1’enceinte en verre

Pyrex) ^{a la} temperature ambiante. Nous avons

6galement ^{trace ces memes} caractéristiques ^a

différentes temperatures ^{et sous le meme flux lumi-}

neux. On peut voir que 1’eff et de l’irradiation est

d’augmenter la tension a laquelle ^on passait ^de

la loi d’Ohm au regime ^{de courant variant tr6s} rapidement ^{avec la tension.}

8. Conclusion.

L’6tude de la r6sistivit6 du sulfure de zinc en couches minces avec des 6lee- trodes de différentes natures nous a permis ^de

mettre en evidence une r6sistivit6 plus 6lev6e dans le sens transversal que dans le ^sens longitudinal.

Cette r6sistivit6 plus ^6lev6e pourrait ^{etre li6e a une}

dissociation partielle ^{du ZnS au cours de} 1’evapo-

ration entrainant la formation d’un gradient d’impureté normal a la couche. De 1’6tude des

caractéristiques courant-tension nous pouvons d6- duire que l’indium semble former ^un meilleur contact ohmique ^{avec ZnS en} couches minces que Al ou Au. 11 nous restera a determiner le pheno-

mene physique responsable ^{des courants 6lev6s}

que ^nous observons lors de 1’etude des caracté-

ristiques courant-tension ^avec electrodes en indium.

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