Propriétés optiques et émission photoélectrique des monocristaux et des couches minces de BaF 2 dans l'ultraviolet lointain entre 1 800 et 950 Å (7 à 13,5 eV)

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Submitted on 1 Jan 1965

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Propriétés optiques et émission photoélectrique des monocristaux et des couches minces de BaF 2 dans l’ultraviolet lointain entre 1 800 et 950 Å (7 à 13,5 eV)

Sonja Robin-Kandare, Jean Robin

To cite this version:

Sonja Robin-Kandare, Jean Robin. Propriétés optiques et émission photoélectrique des monocristaux

et des couches minces de BaF 2 dans l’ultraviolet lointain entre 1 800 et 950 Å (7 à 13,5 eV). Journal

de Physique, 1965, 26 (2), pp.85-86. �10.1051/jphys:0196500260208500�. �jpa-00205931�

85.

PROPRIÉTÉS OPTIQUES ET ÉMISSION PHOTOÉLECTRIQUE

DES MONOCRISTAUX ET DES COUCHES MINCES DE BaF 2

DANS L’ULTRAVIOLET LOINTAIN ENTRE 1 800 ET 950 Å (7 ^A 13,5 eV)

Par Mme SONJA ROBIN-KANDARE et JEAN ROBIN,

Laboratoire de Physique, Faculté des Sciences, Dakar, République ^du Sénégal (1).

Résumé. 2014 On _mesure, dans l’ultraviolet lointain, ^la transmission, ^le pouvoir réflecteur et l’émission photoélectrique de monocristaux et de couches minces de BaF2. ^On indique ^la posi-

tion du bord d’absorption ^et interprète ^les discontinuités, ^{observées en} réflexion, par des transi- tions excitoniques ^et interbandes ; ^la largeur ^de la bande interdite de BaF2 est évaluée à partir ^des

mesures de pouvoir réflecteur et de l’émission photoélectrique ^{à 10-11 eV.}

Abstract. 2014 We have measured, ^{in the far} ultraviolet, ^the transmission, ^the reflecting power, ^and the photoelectric emission of single crystals ^{and thin} layers ^of BaF2. ^The position ^{of the} absorption edge is indicated and the discontinuities in the reflecting power ^are interpreted by exciton and interband transitions ; the width of the energy gap of BaF2 is estimated from the measurements of the reflecting power ^{and the} photoelectric emission at 10-11. eV.

tE JOURNAL DE PHYSIQUE TOME 26, FEVRIER 1965,

La structure 6nerg6tique des fluorures de m6taux alcalino-terreux est assez mal connue.

Pour le fluorure de calcium, qui est souvent

utilise comme materiau optique. dans l’ultraviolet

lointain, ^{on connait la} position ^{du bord} d’absorp-

tion et un peu le pouvoir r6flecteur [1]. ^{Pour le}

fluorure de baryum, il n’existe pratiquement que

quelques indications sur la position ^{du bord}

d’absorption, ^{qui est signal6 par} Stepanov [2] ^vers

2 000 A _{et par} Chernevskaya [3] ^{vers 1 600} A,

alors que ^Mme Johannin [4], ^{dont les mesures}

s’arr6tent vers 1550 A, ^{a montre} que ^le coefficient d’extinction croit fortement de 1 850 à 1 550 A.

Nous avons donc eff ectue quelques ^{mesures de} transmission, ^de pouvoir r6flecteur et d’émission

photoelectrique, ^{entre 950 et 1800} A, ^{sur des}

monocristaux clivés ou polis ^{et des couches minces}

de BaF2.

Ces etudes ont ete faites a 1’aide d’un ^mono- chromateur a vide a r6seau, type Romand-Vodar,

muni d’une lampe ^a hydrog6ne ^{sans fenatre.}

Nous avons trouvé,’ ^ainsi que Ie ^montre la

figure 1, A, que le bord d’absorption ^{est situe}

vers 1350 A (9,1 eV), c’est-à-dire a des longueurs

d’onde nettement plus ^{courtes que celles donn6es}

par les auteurs ant6rieurs [2, 3]. On observe 6gale-

ment sur cette courbe un 6paulement ^{vers 8,7 eV.}

Le pouvoir r6flecteur des 6chantillons massifs

est represente ^{sur la} figure 1, ^{B. Les resultats}

sont bien reproductibles ^{au-dessus de 9} eV, ^dans

le domaine d’absorption ; ^{on observe deux maxima,}

bien prononcés, ^le premier ^a 9,8 ^{eV et le second,} dedouble, ^a 12,4 ^eV.

Les couches minces de fluorure de baryum ^ont

ete 6vapor6es ^a partir ^{d’un ruban de} tungst6ne, simultanement ^{sur des} supports ^en pyrex ^{et en}

(1) Ce travail a ete presente ^au Colloque ^de photo6lectri-

cite qul #’e§t ^{tenu a} Dijon lo 3Q gvril, 1er pt S mai 1964,

FIG. 1.

collodion, ^{sous un} vide de l’ordre de 5 X 10-6

mm Hg. Les couches 6vapor6es ^{sur collodion ont}

ete examinees par diffraction 6lectronique ^{en trans-} mission ; elles s’ avèrent cristaHis6es (système cubique) ^mais les cristaux sont petits ^{et sans orien-}

tation préférentielle.

Dans le domaine d’absorption, ^le pouvoir ^reflec-

teur des couches minces (fig. 1, C) ^{s’accorde bien}

avec celui des monocristaux mais il ^est plus ^faible

et le faible maximum, ^{observe a} 9,4 eV, ^est plus prononcé.

L’emission photoélectrique ^{a ete mesur6e a partir}

de monocristaux ^et de couches minces. Le rende- ment quantique, ^{en unites} relatives, ^est repr6sent6

en fonction de 1’6nergie ^{sur la} figure 2 : ^{la courbe A}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:0196500260208500

86

se rapporte ^aux monocristaux et ]a courbe ^{B aux}

couches minces. La croissance rapide ^{debute dans}

les deux cas vers 11 eV, le rendement quantique

des couches minces 6tant sup6rieur ^{a celui des}

monocristaux.

FIG. 2.

Discussion des r6sultats.

Pour les fluorures des m6taux alcalino-terreux on suppose que la bande de valence est constituee par les ^6tats 2p

de l’ion F- ^et que la bande de conduction est due

aiix 6tats 6s de l’ion Ba++.

La premiere discontinuite de pouvoir réflecteur,

observ6e a 9,8 eV, ^{est tres} probablement ^{due aux}

transitions excitoniques ; ^{ceci est} confirme par l’absence de courant de photoconductibilite ^aux

environs de 10 eV, lorsque ^la partie ^{isol6e du}

cristal est port6e ^{a un} potentiel positif.

La discontinuite suivante, ^a 12,5 eV, ^{doit etre}

due aux transitions interbandes. Le dedoublement du maximum observe pourrait provenir ^d’une

structure double de la bande de valence (inter-

action spin-orbite).

Les mesures faites parall6lement ^{sur des mono-}

cristaux de CaF2 ^montrent que la courbe de pou- voir réflecteur de CaF2 pr6sente ^{les m6mes} parti-

cularit6s que celle ^de BaF2, les discontinuités 6tant

d6plac6es ^{vers les} grandes energies, ^{de mame} que le bord d’absorption ; ^le premier ^{maximum de} pouvoir r6flecteur est situe a 11 eV et le second,

a .la limite de nos mesures, est probablement dedouble, ^sa premiere composante 6tant situ6e à 13 eV.

Des courbes de pouvoir réf1ecteur, ^on peut d6duire que la largeur ^{de la bande interdite est}

d’environ 10 a 11 eV. Cette evaluation semble confirmee par la forme de la courbe repr6sentant

1’6mission photoelectrique, pour laquelle ^{on observe}

le d6but de croissance rapide ^{vers 11 eV.}

Le rendement quantique ^de 1’6mission photo- 6lectrique ^est plus élevé pour les couches minces que pour les monocristaux ; ^nous pensons que pour les couches minces 1’eff et photoélectrique ^{de surface} s’ajoute ^{a l’effet} photoélectrique ^de volume, ^tout

en restant relativement faible _par rapport ^{4 ce}

dernier.

L’épaulement ^observe pres ^{du bord} d’absorption (8,6 eV) ^{sur la courbe} d’absorption ^de BaF2, ^est

observe 6galement pour CaF2 ^{et LiF au} voisinage

de leur bord d’absorption ; ^nous pensons pouvoir

attribuer cet 6paulement ^{a une} imperfection ^cris-

talline,due a 1’ion fluor F-.

BIBLIOGRAPHIE

[1] ^TOUSEY (R.), Phys. Rev., 1936, 50,1057.

[2] ^STEPANOV (J. V.), SINIOUKOVA (J. A.) ^{et CHERNEV-}

SKAYA (E. G.), Opt. ⁱ Spektr., ^{S. S.} S. R., 1958, 4, 274.

[3] CHERNEVSKAYA (E. G.), Opt. i Spektr., 1961, 11, ^277.

[4] JOHANNIN-GILLES (A.) ^{et VODAR} (B.), ^Rev. Opt., 1953,

32, 39.