Réalisation d'un capteur de gaz MOX

I.6.4 Propriété électrique de l'oxyde de zinc

Le ZnO Est un semi-conducteur dégénéré, de conductivité de type n, due notamment à un excès de zinc en position interstitielle et/ou à une déficience en oxygène L10]. Ses propriétés électriques peuvent être modifiées par la présence d'un changement en procédé de sa synthèse chimique ou largement modifié par traitement thermique sous hydrogène ou sous oxygène ou

par dopage, en particulier par substitution cationique Dans ce dernier cas, des atomes de zinc sont substitués par des atomes trivalents, si l'on veut augmenter la conductivité, ou par des atomes monovalents, si l'on veut la réduire ; par conséquent, la résistivité du ZnO peut aller dans une marge respective allant de 10¹² a 10^-4 .cm ce qui fait le principal paramètre dont l'objet de l'étude des propriétés électriques des couches minces de ZnO.

La réaction de formation de ZnO stoechiométrique est :

Zn⁺⁺ + 2e^- + 1/2 O2 - ZnO (1.43)

La composition élémentaire quantitative des filmes minces ZnO a été faite à l'aide d'un spectromètre dispersif d'énergie et son analyse a montré que les compositions massiques de Zn et O sont respectivement 80,34 et 19,66 [10].

Atome de Zinc
en position
interstitielle

Zn2+ O2-

Zn²⁺

Zn2+ O^2- Zn²⁺

_e-

Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn²⁺

Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn²⁺

Lacune
d'oxygène

Electron libre

de zinc

O2- _Zn2+ _O2-

Zn²⁺

e

2-

Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn²⁺

Figure I.18. Phénomène de la non stoechiométrie de ZnO [6].

I.7 Introduction

L'étude de cette seconde partie du chapitre (I) consiste à constater le phénomène de chauffage dans une couche mince métallique, ainsi que les principaux phénomènes de conduction de la chaleur.

I.8 Propriétés générales des matériaux métalliques on couche mince à usage thermique

Tous les capteurs à oxyde métallique fonctionnent sur le principe d'un élément sensible au gaz, chauffé par une résistance métallique, à ce titre le métal adéquat induira un bon fonctionnement du capteur en général. Se basant sur cet axiome, notre choix s'est porté sur le nickel et le tungstène.

Tableau I.3. Propriétés générales du Nickel et Tungstène [23].

TUNGSTENE NICKEL

Général
Nom, Symbole, Numéro	Tungstène, W, 74	Nickel, Ni, 28
Masse volumique	19 250 kg/m^3	8908 kg/m^3
Propriétés atomiques
	183.84 uma
Masse atomique		58,69 uma
Structure cristalline	Cubique centré	Cubique face centrée
Propriétés physiques
Etat de la matière	Solide	Solide ferromagnétique
Température de fusion	3695 °K	1728 °K
Température de vaporisation	5828 °K	3186 °K
Volume molaire	9.47 x 10^-6 m^3/mol	6.59 x 10^-6 m^3/mol
Energie de vaporisation	824 kJ/mol	370.4 kJ/mol
Energie de fusion	35.4 kJ/mol	17.47 kJ/mol
Pression de la vapeur	4.27 Pa à 3407 °C	237 Pa à 1452.9 °C
Vélocité du son	5174 m/s	4970 m/s

Divers

Chaleur massique	130 J/(kg.°K)	440 J/(kg.°K)
Conductivité électrique	8.9 10^6 S/m	14.3 10^6 S/m
Conductivité thermique	174 W/(m . °K)	90.7 W/(m . °K)
Résistivité électrique à 295 °K	5.3 10^-6 ? cm	7.0 10^-6 Ù cm

Atome de Nickel (Ni) Atome de Tungstène (W)

(a) (b)

Figure I.19. Structure cristalline : a) cubique face centrée du Nickel, b) cubique centrée
du Tungstène.