Sur l'existence de bandes d'absorption, dans le spectre hertzien, pour les semi-conducteurs monoatomiques (bore, sélénium)

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Sur l’existence de bandes d’absorption, dans le spectre

hertzien, pour les semi-conducteurs monoatomiques

(bore, sélénium)

J. Meinnel

To cite this version:

124

de

_l’image

latente des traces

_{électroniques}

sans

dimi-nution de la sensibilité initiale. En

_appliquant

ce

pro-cessus à des émulsions Ilford G 5 de _{Ioo M,} nous

avons bien obtenu l’effacement des traces de

fond,

mais la sensibilité de l’ensemble de la

plaque

ne

per-mettait

_{plus l’enregistrement}

de nouvelles traces

d’électrons. Nous avons

_repris

l’étude de cette méthode

en faisant varier les différents facteurs

_pouvant

modi-fier le résultat.

Dans une

_première

série

_d’essais,

nous avons

_placé

les

_plaques

à l’intérieur d’une étuve à thermostat à fermeture non

_hermétique,

contenant un bac à eau. A 60°

_C,

_pendant

une

_{vingtaine d’heures,}

nous

avons obtenu un effacement

_complet

de toutes les

traces,

sauf les traces oc, mais un

_{enregistrement}

du

spectre g

du radium E ne _{donne que des fins de} traces de

_{quelques grains espacés}

_près

de la surface. Ce

_{traitement, prolongé}

à la même

température

jusqu’à

48

h et à ₇₀₀ C

_jusqu’à

24 h n’améliore pas la sensibilité. Dans ces

_conditions,

les émulsions

gonflent

peu, il se

_produit

une faible condensation sur la

_porte

non chauffante de l’étuve.

Dans une deuxième série

_d’essais,

_{pour obtenir} une _{vapeur d’eau vraiment}

_saturante,

nous avons introduit les

_plaques

sur un

_plateau

de verre dans une enceinte contenant l’eau et fermant

_{hermétiquement;}

l’ensemble étant

placé

à

l’intérieur

de l’étuve dans une

_position

_{telle que} toute condensation était

sup-primée.

Dans ces

_conditions,

le

_gonflement

des

plaques

était bien

_{plus important,}

par suite d’une

plus grande absorption

de vapeur d’eau. A 60°

_C,

l’interruption

du

_traitement,

_après

6

_{h, permet}

de constater un effacement

_progressif

des

traces,

fonc-tion de la

_{pénétration}

de la vapeur d’eau dans l’émul-sion. Simultanément s’est formé un voile de surface uniforme de forte densité. Près des coins de la

_plaque,

ce voile

_disparaît

_{pour faire}

_place

à une zone de

grande

sensibilité.

_Après

24 h de

_traitement,

l’effa-cement est

_complet,

et dans une zone de 3 mm

de

large

sur le

_pourtour

de la

_plaque,

les traces

d’élec-trons

_{enregistrées}

sont très faciles à

_suivre,

avec des

grains plus

gros que sur une

_plaque

non

_effacée,

développée

dans les mêmes

_conditions.

_Pour

les traces au minimum

_{d’ionisation,}

la densité de

_grains

est nettement améliorée et atteint 5o

_grains

pour 100m.

La sensibilité de cette

_région

est donc _{meilleure que} . celle d’une

_plaque

non traitée. Par

contre,

dans toute

la zone centrale de la

_plaque

le voile a diminué de

densité,

mais la sensibilité aux électrons est _presque

nulle. Nous avons

_{essayé d’élargir}

la zone sensible

en

_prolongeant

le traitement.

Après

deux

jours,

le voile

de surface a entièrement

_disparu,

sans modifier la

zone de

_{sensibilité,}

mais d’énormes amas de

grains

apparaissent

sur les bords

_près

du

_support

de verre où la sensibilité a sensiblement diminué.

_{Enfin, après}

trois

jours,

le voile de

fond

a

_gagné

toute la surface de la

_plaque,

et la sensibilité aux électrons est

nulle,

même

_près

des bords.

Des essais de

_séchage

accéléré à 5° C avec ventilateur

en

_présence

d’un

desséchant,

n’ont pas modifié les résultats. A

_7oo

C,

le traitement est notablement

plus rapide,

mais les résultats sont semblables. Actuel-lement cette méthode donne donc une excellente sensibilité pour

l’enregistrement,

sans fond

_parasite,

des traces voisines du minimum d’ionisation dans

une zone limitée à

_quelques

millimètres sur le

_pourtour

des

_plaques

G 5.

A un autre

_point

de _{vue, les} mesures dans les

émul-sions nucléaires nécessitent une correction

_importante

pour tenir

_compte

de la diminution

d’épaisseur

au cours du traitement. Pour

augmenter

la

_précision

des _{mesures, il est}

_préférable

de

_supprimer

l’erreur

due à la contraction par la méthode de G.

Mignone [3],

qui

redonne à l’émulsion son

_épaisseur

_{initiale par}

un bain dans une solution de

glycérine

avant le

séchage. L’application

de ce

_procédé

à des

émul-sions G 5 de 100 m- nécessite des conditions très diffé-rentes. Nous avons étudié la variation du facteur de contraction K en fonction de la concentration de

glycérine.

Pour une concentration

_{déterminée, K}

diminue avec le

_temps

d’immersion

jusqu’à

une valeur

cons-tante obtenue

_après

15 h à 2oD

C;

l’épaisseur

de l’émulsion a été mesurée au

_microscope

à _{1 P.}

_près.

Les résultats obtenus sont les suivants : sans trai-tement à la

glycérine

le coefficient de contraction K

est de

_2,5;

une solution de

_glycérine

à 10 _pour 100

abaisse K à

_{1, 5}

et ce _{n’est que pour} une concentration de 20 _pour ioo _que nous obtenons K = _i. Nous

avons _{vérifié que la}

_suppression

de

la

contraction

est sans influence sur la

_distorsion,

_qui

_dépend

essentiellement du traitement

_précédent.

Manuscrit reçu le 28 novembre 195 3. [1] ALBOUY G. - C. R. Acad. Sc., I950, 230, I35I.

[2]

ALBOUY G. et FARAGGI H. - Rev. Sc.

Instr., I95I, 22, 532.

[3] MIGNONE G. - Nuovo

Cimento, I95I, 8, 897.

SUR L’EXISTENCE DE BANDES

_{D’ABSORPTION,}

DANS LE SPECTRE

_HERTZIEN,

POUR LES SEMI-CONDUCTEURS

_{MONOATOMIQUES}

(BORE,

SÉLÉNIUM)

PAR J. MEINNEL.

Faculté des Sciences de Rennes.

Au cours de l’étude hertzienne de nombreux solides

minéraux,

divers chercheurs ont mis en évidence des bandes

_{d’absorption [1], [2], [3], [4],}

_[5],

_[6]’dues

à des

_défauts

de réseau

_{(d’origine physique}

ou

chi-mique) ;

les solides ’étudiés étaient soit des cristaux

ioniques. (purs

ou

_impurs),

soit des

oxydes

semai-conducteurs

_(contenant

un

excès

stoechiométrique

d’un des

_{constituants).}

’

Il était

_{important [7], [8], [9]}

de rechercher si de tels

_phénomènes

existaient aussi,

dans le cas des semi-conducteurs

_{monoatomiques (Ge,}

Si,

B,

Se

impurs, etc.).

Mais dans ce cas

_plus

encore _{que dans}

les

_{précédents,}

la conductibilité par

porteurs

libres vient se _superposer aux

_{phénomènes d’absorption}

hertzienne dus aux

porteurs

liés - et souvent les

masque.

Comme nous

_{l’indiquerons}

_{prochainement [11]}

l’utilisation du

diagramme

logs"/,

logv

nous a

_permis

de

_séparer

les deux

types

de

pertes,

125

N’ayant

pu

disposer

de silicium et de

_germanium

de

_{pureté suffisante,}

nous avons commencé par l’étude d’échantillons de bore et de sélénium

d’ori-gines

diverses

(trois types

de bore

_amorphe

et des échantillons de sélénium du commerce sous la forme noire

_{métallique).}

Les

_{produits pulvérisés}

étaient

placés

dans un

condensateur

_cylindrique,

lui-même enfermé dans une

enceinte où l’on

_pouvait

faire le vide. Les mesures

ont été effectuées entre 88 et 3ooo

_K,

de 100 Hz

à 4oo kHz.

Dans le cas du

_bore,

on _{pourra comparer} nos

résultats à ceux _{obtenus par}

_{Lagrenaudie [10],}

_grâce

à une autre

_technique

_{(conductibilité).}

Nos résultats sont résumés dans les

_figures

1 à VII.

Dans tous les _cas, nous avons observé une bande

d’absorption

hertzienne

(et

parfois

plusieurs).

En admettant que les

_phénomènes

de relaxation

diélectrique

observés soient des processus

régis

par une loi de la forme v c = A

exp -

u ,

nous avons pu calculer les

énergies

d’activation

_{correspondantes}

qui

varient de o, r 2 à

o,60

eV : les valeurs exactes

obtenues sont

_indiquées

sur la

_figure

VII.

Pour le bore on

_peut

noter

_(fig.

I et

_II)

_{que les}

bandes à faible

énergie

d’activation

_(inférieure

à

0,2o

eV)

sont peu affectées par l’état de’

surface,

alors que

la

_présence

de traces d’humidité semble accroître l’intensité des bandes à

_énergie.

d’activation

plus

élevée,

ainsi _que la conductibilité

(fig.

III et

_V).

Nous

_poursuivons

ces recherches pour

_préciser

le rôle des divers facteurs intervenant dans

l’absor-ption

hertzienne mise ainsi en évidence pour des

semi-conducteurs

_{monoatomiques ;}

cette

_absorption

ne semble pas avoir été

signalée jusqu’ici malgré

l’existence de très nombreux travaux sur les

_propriétés

élec-triques

de ces _corps

_(notamment

_Se).

Manuscrit reçu le 4 décembre _1953. [1] BRECKENRIDGE R. G. - J. Chem.

Phys., I948, 16, I959; I950, 18,

9I3;

Imperfections in _{nearly perfect cristals,}

Wiley, New-York, I952, 2I9.

[2]

KONDO S. et SUITA T. - J.

Phys. Soc. _{Japan, I950,}

5, 375.

[3]

OKADA T. - Busseiron

Kenkyu, I949, 20, I7I.

[4] HAVEN Y. - J. Chem.

Phys., I953, 21, I7I.

[5] FREYMANN Mme M. et FREYMANN R. - C. R. Acad.

Sc., I952, 235, II25;

I953,

236, I256; J. _{Physique Rad.,}

I952, 13, 589; I953, 14, 203-2II; J. Chem. Phys., I952, 20, I970.

[6] MEINNEL J. et DANIEL E. - J.

Physique Rad., I953, 14, 425.

[7]

FREYMANN Mme M. et FREYMANN R. - A

paraître J. _Physique Rad.

[8]

CASTELLAN G. W. et SEITZ F. - Semi

conducting

mate-rials (19), Butterworths, I95I.

[9]

BENEDICT T. S. et SHOCKLEY W. - _{Phys. Rev., I953,}

89, II52.

[10]

LAGRENAUDIE J. - J.

Physique Rad., I952, 13,

554,

I953, 14, I4.