Effets de redressement sur les bisulfures de molybdène et de tungstène

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Submitted on 1 Jan 1952

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Effets de redressement sur les bisulfures de molybdène

et de tungstène

J. Lagrenaudie

To cite this version:

311 standard de Trost

_{[3] :}

_vapeur d’alcool

₍

I cm de

mer-cure),

argon

(9

cm de

_mercure)

avec

_lequel

les

carac-téristiques

suivantes ont été obtenues : seuil à I o43o

V,

plateau

d’une

_longueur

_{moyenne de 55o}

V,

commen-çant

environ 3o V au-dessus du

seuil,

pente

de 2

à 4 pour I00. Vu leur

_{photosensibilité}

et _{pour les}

protéger

de la faible radioactivité

_ambiante,

ces

compteurs

ont été

expérimentés

dans une chambre

noire,

en

_plomb,

de 5 mm

_{d’épaisseur.}

Le mouvement propre dans ces conditions est de 140

coups/mn

au

milieu du

_plateau.

La sensiblité à une

_ampoule

d’ura-nium est bonne et

_comparable

à celle d’un autre

compteur

standard.

Ces

_compteurs

sont

_{remarquablement}

stables dans le

_temps.

Certains ont été vidés et

_remplis

de nouveau

à de très

_{fréquentes reprises}

sans _{que leurs}

caracté-ristiques

en aient été sensiblement modifiées.

En vue des essais avec le

_tritium,

nous _{ayons modifié}

la

_composition

du

_mélange

de

remplissage.

A la

combinaison

initiale de I cm

_Hg

_{de vapeur d’alcool}

et 9 cm

_Hg

_d’argon

ont été

ajoutées

différentes pres-sions

_{d’hydrogène,}

variant entre

_1/10

de millimètre

et 4 cm. L’incidence sur les

_{caractéristiques}

du

comp-teur est une

_augmentation

du

seuil,

atteignant

environ 300 V pour 4 cm. Le

_plateau

conserve sa

longueur,

mais commence environ 40 à 80 "V au-dessus du seuil. La

_pente

varie de 2

_{à 4}

_pour I300.

Comme,

d’autre

_part,

les seuils sont sensibles à de très

_légères

différences de la

_pression

d’alcool

_[4],

nous avons _{réalisé pour} cette étude de l’influence de

l’hydrogène

une série de

remplissages

différentiels. Deux

_compteurs

choisis pour leur identité de

compor-tement,

furent simultanément

_remplis

avec le même

mélange alcool-argon,

mais à des

pressions

différentes

d’hydrogène.

On obtint

ainsi,

par

exemple,

des seuils à

_{I 3é5}

V _{pour 24} mm et

I425

V _{pour 35 mm}

d’hydro-gène.

’

Ces résultats

_suggèrent

_{que, pour des}

_comparaisons

de

sensiblité,

par

exemple,

il est

_possible

_{par addition}

d’hydrogène

à une

_pression

convenable,

d’ajuster

le seuil à un

_voltage

_{moyen déterminé.}

Ces

_compteurs

ont en définitive

_l’avantage

d’être

simples

dans leur

fabrication,

faciles à

manier,

stables

et fidèles dans leur

_{comportement,}

et de

_présenter

d’excellents

_plateaux.

Quelques

essais ont été

déjà

effectués avec le

tri-tium. L’activité d’un échantillon

_{d’hydrogène}

ren-fermant du tritium a _{pu être déterminée de manière}

satisfaisante. Nous avons _{pu constater} au cours de nos

essais un

_avantage

certain de ces

_compteurs

sur les

compteurs

à

_paroi

_métallique.

Il est

_possible

d’effectuer dans une même

_journée,

avec un

_compteur,

deux séries de mesures sur des, échantillons d’activité

différente;

une heure de pompage est

_toujours

_{suffisante pour}

que le

compteur

retrouve ses

caractéristiques

habi-tuelles. Dans des essais effectués

parallèlement,

tant

avec un

_compteur

_{à coque d’aluminium}

_obligeamment

mis à notre

_{disposition par}

M. le Professeur

_Joliot,

qu’avec

un

_compteur

à cathode de

cuivre,

le

déga-zage n’était achevé

qu’au

bout d’une

_période

d’en-viron 3

_jours.

Les résultats des mesures avec le

tritium,

ainsi que

les détails

_{expérimentaux}

seront

_l’objet

_d’une

pro-chaine

_{publication. ,}

[1]

BERNSTEIN et BALLENTINE. - Rev. Sc.

Instr., I950, 21, I58-I62.

[2]

MAZE R. - J.

Physique

Rad., I946, 7, I64.

[3]

TROST. -

Physik. Z., I935, 36, 80I; Z. _{Physik, I937,}

105, 399.

[4]

SPATZ. -

Phys. Rev., I943, 64, 236.

Manuscrit reçu le 4 avril _1952.

EFFETS DE REDRESSEMENT SUR LES BISULFURES

DE

MOLYBDÈNE

ET DE

TUNGSTÈNE.

Par J.

_LAGRENAUDIE,

Laboratoire de

_Physique,

E. N. S.

1. Sulfure de

_{Molybdène. -}

L’étude a

_porté

sur

la

_{molybdenite naturelle, MoS2,}

en lames

clivées,

soudées directement ou

_après

_cuivrage

sur une base formant contact à

_large

surface. La

_molybdénite

artificielle,

formée

_par

action du soufre sur

_Mo04Na2,

Fig. 1. -

Caractéristiques i-v sur MoS2.

se

_présente

en

_paillettes

_{que l’on}

_{peut refondre,}

mais

présente

alors une conductibilité

_élevée,

sans effets

de redressements intéressants. ,

La

_{caractéristique}

_courant

_tension,

_{étudiée à}

l’oscillographe

et en

_{continu, présente}

un

_aspect

analogue

à celui des courbes obtenues avec la

_galène;

la nature _{du métal utilisé pour faire la}

_pointe

redres-seuse

_{(Cu, Au,}

_Pt,

_{Fe, Mg, Ca)}

est sans

_influence,

ce

_qui

_indique

un _{redressement par} barrière _{n-p de} surface. On trouve les deux

_types,

n _{et p,} souvent

sur la même lamelle. La branche directe

_présente

une

_asymptote

_qui

_{coupe l’axe des tensions à}

l’ab-cisse

_{VD, qui représente}

la hauteur de la barrière : celle-ci

est,

suivant les cas, de 0,2. à I V

_environ,

ce

qui

est une limite

_inférieure,

_{pour la bande}

_interdite

dans

_MoS2;

on redresse facilement 20

_V,

avec

résis-tance de

_charge

de 20 000 _Q, et en certains

_points

on

_peut

tenir 110

_V,

mais la branche inverse

s’in-curve alors

_nettement;

l’intensité redressée

_peut

atteindre I

_mA;

la

_résistance,

en sens

_direct,

est de

plusieurs

milliers

d’ohms,

ce

_qui

est le défaut essentiel

312

d’un tel

redresseur,

dû à la structure feuilletée. Le

rapport

de redressement

peut

atteindre la centaine

de

_façon

stable. La branche inverse est concave

vers les i

_négatifs

en tous les cas : il

_n’y

a _{pas de valeur}

limite du courant

inverse,

ce

_{qui implique}

_{que la}

barrière soit très mince. Les mêmes caractères se

remarquent

sur les deux

types

de

contact,

n _{et p.}

Par

_{léger brûlage}

du

_contact,

_{tel que}

_décharge

d’un condensateur de

quelques >F chargé

sous ₉₀

_V,

on

déforme souvent la

_{caractéristique,}

avec diminution de résistance

_inverse;

la branche inverse passe de a

en b et devient

_{photosensible,}

la lumière accroissant la conductivité inverse

_{( fig.}

_1);

la branche directe

peut

être affectée de la même

_{façon :}

il y a

_ici,

soit

photoconductivité

de

surface,

soit

_{phototransistance,}

à

_rapprocher

des effets obtenus _par

_formage

de contacts sur

_{germanium. Cependant,}

des essais de transistance à deux

pointes

ou

_monopointe

sont restés

Fig. 2. - Inversion du type de MoS2 p et du redressement par léger brûlage.

jusqu’ici

infructueux. Le

formage indiqué s’applique

aux deux

_types

de

courbe,

plus

facilement au

_type

p,

qui

d’ailleurs

donne,

en

_général,

de meilleurs

redres-sements.

Un

brûlage plus énergique

ne fait que détériorer

un contact n, tandis

qu’un

contact p

peut

se trouver

inversé, passant

à la forme n, avec résistances

plus

faibles que

primitivement

sur les deux branches :

non seulement

MoS2

passe.de

p à n, ce

_qui

se

_comprend

par

perte

de

_soufre,

due au

_brûlage,

au

_voisinage

de la

_pointe,

mais il se forme sur la surface r une _{couche p,}

créant une barrière

nouvelle,

probablement

par

fixation immédiate

_{d’oxygène,}

ou du soufre extrait par le

brûlage

(fig.

2).

On

_{peut comprendre}

cet effet par

production

d’une barrière de surface

_d’origine

chimique.

Les contacts redresseurs naturels notam-ment ceux de

_type

p,

peuvent

s’expliquer

simplement

par existence d’états de surface

physiques.

2. Sulfure de

_{tungstène WS2. -}

Très rare dans la nature

_{(tungsténite),}

il a été

_préparé,

_{par action} de soufre sur

_W04Na2,

en lamelles

brillantes,

compri-mées ensuite à froid sous ₉

_t/cm2,

sous forme de

plaquettes.

Bien que très

imparfaites,

notamment à cause des contacts

_intergrains,

ces

_{plaquettes, qui}

renferment du soufre en

_{excès, manifestent,}

à

_{l’oscillographe}

des

redressements,

de

_type

p

uniquement,

avec toutes sortes de métaux

_(Mg,

Be,

Al,

U, Zn, Cu,

Pt);

l’effet

est _peu

_marqué

avec Cu ou

Pt,

qui

ont un travail d’extration élevé. Mais avec

_Mg

ou

_Be,

on

_peut

obtenir une

_{caractéristique}

_{intéressante,}

même

sous II0

_V,

avec une résistance de

_charge

de 32 _{oooo ;}

avec

_Zn,

Al ou

_U,

_4o V et

₆₇

000 Q de

_charge;

cepen-dant l’intensité redressée est limitée à I mA environ.

La nature du métal

joue

ici un rôle

_{plus important}

que dans le cas de

_MoS2,

ce

_{qui peut}

se

_comprendre,

non _{seulement par le fait que}

_WS2

_{n’a pas été traité}

intentionnellement pour l’obtention de barrières np

sur les

grains

- _ce

qui augmenterait beaucoup

la résistance de la

plaquette

-

mais que sa bande inter-dite est certainement

_plus

_{faible que dans le} cas

de

_{MoS2 :}

un essai de

photoconductivité

montre que

WS2

est sensible aux radiations situées au delà de 1,2 P-et non en lumière

_visible,

ce

_{qui correspond}

à une

bande interdite nettement inférieure à I eV.

Néan-moins,

si l’on

_peut

obtenir

_WS2

en

_{monocristaux,}

il sera

_{peut-être plus}

_{intéressant que}

_MoS2,

_{parce que}

la résistance de

_spreading

dans le bloc du semi-conducteur sera

_plus

faible. On ne

_{peut compter}

utiliser

_WS2

naturel,

alors que

l’emploi

de

molyb-dénite

peut

être

_envisagé.

Les essais en alternatif

indiqués

ici ont été effectués à 5o

_{p /s.}

Manuscrit reçu le I4 mars _ig52.

ERRATA.

Lettre de

Mme

S. ROBIN et M. V.

SCHWETZOFF,

t.

_13,

avril

_I952,

p.

239.

Ligne

35,

au lieu de 6.10""

_A,

lire 3 . I o-8 A.

Figure

I, sur

l’axe

des

abscisses,

au lieu d’e

3500,

lire

45oo.

Page

240,

ligne 18,

la

_{phrase :}

« Nous voyons une