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Submitted on 1 Jan 1962
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Coefficient de Hall dans le cas de lames minces de bismuth
Jean Salardenne
To cite this version:
Jean Salardenne. Coefficient de Hall dans le cas de lames minces de bismuth. J. Phys. Radium, 1962, 23 (2), pp.133-134. �10.1051/jphysrad:01962002302013300�. �jpa-00236616�
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COEFFICIENT DE HALL
DANS LE CAS DE LAMES MINCES DE BISMUTH Par Jean SALARDENNE,
Laboratoire d’Électrotechnique
de la Faculté des Sciences de Bordeaux.
Des études antérieures [1, 2, 3] ont montré que le coefficient de Hall, dans le cas des lames minces de
bismuth, n’avait pas de valeur bien définie. Nous avons
- essayé de rechercher, en expérimentant sur de nom-
breuses lames, si les valeurs, apparemment disparates,
de ce coefficient, pouvaient être ordonnées.
Obtention des lames. - Les dépôts sur du verre nettoyé chimique ment (acide nitrique, alcool), puis
par effluve cathodique, ont été obtenus par vapori-
sation thermique de bismuth (99,99 % pur) sous un
vide de 10-5 mm Hg. Le métal était chauffé par un filament de tungstène enroulé en spirale, la distance creuset support étant de 10 à 12 cm et la durée d’évapo-
ration de quelques secondes. Les épaisseurs équiva-
lentes des lames étaient déduites de pesées, au 1 /100 mg, effectuées avant et après dépôt, sur une lamelle témoin.
Résultats obtenus. - Deux séries d’études ont été
faites, à la température ambiante, sur des lames d’épaisseurs équivalentes comprises entre 50 A et 1 ,
en utilisant des inductions allant de 0,1 à 1 Wbjm2. Les
lames étaient rectangulaires, rapport entre largeur et longueur li3, les électrodes étant fixées à la lame par de la peinture d’argent.
1. Les mesures effectuées immédiatement après dépôt ont donné les résultats consignés dans la figure 1 ;
FIG. 1. - Variations, en fonction de l’épaisseur équiva- lente, du coefficient de Hall RH (courbe I) et de la résis- tance d’entrée Tue (courbe II) ; mesures effectuées, à l’air, aussitôt après dépôt.
les courbes I et II représentent respectivement la varia-
tion du coefficient de , Hall Ra et de la résistance d’entrée Re, en fonction de l’épaisseur E. On sait que, ’
sur la courbe II, les épaisseurs relatives à la por- tion C’B’ correspondent à des lames continues, les
lames lacunaires se formant pour des épaisseurs plus
faibles. Sur la courbe I nous voyons nettement que RH, négatif pour les lames les plus épaisses, tend à croître quand E diminue, passant à des valeurs positives quand est de l’ordre de 0,2 ti ; l’effet Hall tend à s’annuler quand E tend vers 0.
2. Les lames étudiées dans la première série d’expé-
riences ont montré
que, dans certains cas, le coefficient , de Hall, pour une même lame, tend, à mesure que la lame vieillit, à passer des valeurs négatives à des
valeurs positives. Dans la deuxième série d’expé-
rinces (*) l’évolution du coefficient a été étudiée de
façon systématique. Les résultats sont consignés dans
les courbes de la figure 2 représentant l’évolution
FIG. 2. - Évolution de RH en fonction du temps
pour les épaisseurs équivalentes indiquées.
de Rg en fonction du temps pour différentes lames dont les épaisseurs équivalentes sont indiquées. On constate
une augmentation algébrique du coefficient de Hall de toutes les lames montrant qu’une conduction de type P
se superpose progressivement à la conduction initiale,.
De plus la variation de RH est d’autant moins marquée
que l’épaisseur de la lame est plus faible.
Conclusions. - On a donc pu constater deux phéno-
mènes très nets : l’inversion du signe du coefficient de Hall quand l’épaisseur diminue et l’accroissement algé- brique de Ru à mesure que la lame veillit, accrois-
sement d’autant moins marqué que la lame est moins
épaisse. Notons que Colombani [4, 5] a obtenu, après
recuit de lames déposées sur une couche d’oxyde de
bismuth et recouvertes d’une autre couche du même
oxyde, une courbe de même allure que I mais dépla-
cée vers les valeurs positives. On peut émettre l’hypo-
thèse que cette variation de RH est due à l’adsorption
de gaz, notamment d’oxygène, par chimisorption, et
aussi par formation d’une couche d’oxyde [6]. Dans le
cas des lames les plus minces, dès que la lame est
exposée à l’air, l’épaisseur de la couche intéressée par les deux phénomènes ci-dessus est certainement déjà importante par rapport à l’épaisseur de la lame, et
(*) Effectuées en collaboration avec M. Rousselet.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01962002302013300
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aurait une influence prépondérante qui expliquerait
que, dès les premières mesures, Ra soit positif. Des expériences sont en cours pour vérifier si cette hypo-
thèse est valable.
Section du Sud-Ouest.
Séance du 31 janvier 1962.
BIBLIOGRAPHIE [1] HARGITT, Phys. Rev., 1926, 28, 1034.
[2] MASAKUZU ISHIGURO et ATSUMARO UUEDA, Mem. Inst.
Sc. Ind. Research, Osaka Univ., 1954, 11, 5.
[3] LEVERTON et DEKKER (A. J.), Phys. Rev., 1951, 156, 81.
[4] COLOMBANI et HUET, C. R. Acad. Sc., 1957, 244, n° 1, 755-758.
[5] COLOMBANI et HUET, C. R. Acad. Sc., 1957, 244, n° 10,
1344-1347.
[6] HUNTER (T. S.), Phil. Mag., 1935, 19, 958.
INFLUENCE DE LA VITESSE D’ÉVAPORATION
SUR LA CONDUCTIBILITÉ ÉLECTRIQUE
DES LAMES MÉTALLIQUES MINCES
Par BUI DINH-VUONG,
Laboratoire d’Électrotechnique
de la Faculté des Sciences de Bordeaux.
Si l’on porte en ordonnées la valeur de la résistivité p’
d’une lame mince, en abscisses l’épaisseur s, on obtient,
tant que l’épaisseur est supérieure à une valeur co,
une droite de faible pente négative (couches continues).
Puis l’épaisseur s diminuant au-dessous de co, la courbe change rapidement de pente, et s’identifie à une
droite de forte pente négative (couches lacunaires).
Dans le cas des lames continues suffisamment minces pour que le libre parcours moyen des électrons À soit
grand devant l’épaisseur s, la théorie de Dingle [1]
montre, p étant la résistivité du métal à l’état massif, que la fonction log (p’ Ip - 1) = F (log e/À) [1] est pratiquement une droite dont la pente a une valeur numériques prévue par la théorie.
On peut accroître le domaine des lames continues,
c’est-à-dire diminuer eo, quand on réalise le dépôt métallique sur une surface à très basse température.[2].
Reynolds et Stilwell [3] ont montré, dans le cas de l’argent et du cuivre, que l’on pouvait obtenir le même
résultat, le dépôt étant effectué à la température ordi- naire, si la vitesse d’évaporation est suffisamment
grande (de 500 à 1000 A par seconde> et ils ont pu alors construire des graphiques superposables au gra-
phique théorique de Dingle.
Nous avons essayé, bien qu’opérant à des vitesses
beaucoup plus faibles que les précédents auteurs, en expérimentant sur des lames d’argent, d’or et d’indium,
de vérifier la validité de la théorie de Dingle.
Réalisation des lames minces. -- Le support était
constitué par des lames de verre nettoyées d’abord chi- miquement (bain d’acide nitrique fumant, rinçage à
l’eau distillée, puis à l’alcool absolu), puis par effluve
cathodique. Une première vaporisation sous 10-5 tor
conduisait à des lames très épaisses d’argent servant
d’électrodes. Un sillon de 2 mm de largeur était tracé
sur ces lames, c’est sur ce sillon qu’était déposée la
lame mince à étudier,
, Résultats expérimentaux. - La figure 1 concerne les graphiques log (p’ip -1) == f (log e) pour l’or, l’argent
et l’indium. La vitesse d’évaporation v croissant, les
droites tendent à prendre la même pente.
Fig. 1. - Graphiques log
P -1)
= f (log s).p’ = résistivité des lames minces.
p = résistivité du métal à l’état massif.
s -= épaisseur des lames minces.
v = vitesse d’évaporation exprimée en angstroms par s.
0 courbes A : lames d’argent.
0 courbes 0 : lames d’or.
0 courbes 1 : lames d’indium.
Fig. 2. - Graphiques log
ll’ -
1 = (log .(mêmes notations que fig.1) ,
courbe D : courbe théorique de Dingle.
0 courbes A : lames d’argent.
0 courbes 0 : lames d’or.
Connaissant le libre parcours moyen À pour l’argent (570 A) et l’or (410 À), nous avons pu tracer les droites
log (p’ jp -1) = f (log E jA) à partir des données rela- tives à ces corps. A mesure que la vitesse d’évaporation augmente, les droites se rapprochent de la droite théo-
riquè de Dingle dont elles ont pratiquement la pente quand la vitesse d’évaporation est suffisamment élevée.
Section du Sud-Ouest.
Séance du 31 janvier 1962.
BIBLIOGRAPHIE
[1] DINGLE, Proc. Roy. Soc., London, 1950, 201, 545.
[2] ANDREW, Proc. Phys. Soc., 1949, 62, 77.
[3] REYNOLDS et STILWELL, Phys. Rev., 1952, 88, 418.
