I.5.3.1 Conductivité du ZnO
La conductivité d'un semiconducteur est définie par
l'équation suivante :
Où q est la charge de l'électron, n
et p les concentrations en électrons libres et en trous,
ìn et ìp la mobilité des
électrons et des trous.
L'oxyde de zinc est un semiconducteur extrinsèque de
conductivité de type n (les porteurs électroniques majoritaires
sont les électrons). Le nombre d'électrons libres est très
supérieur à celui de trous. Sa conductivité peut donc
s'écrire :
Comme dans tous les semiconducteurs, l'augmentation de la
température entraîne un passage des électrons de la bande
de valence vers la bande de conduction. Le nombre de porteurs de charges libres
croît de façon exponentielle avec la température. D'autre
part, la conductivité de ZnO dépend également de la
morphologie de la couche sensible (conduction dans les grains et aux joints de
grains, état de surface que nous allons les détaillés au
paragraphe I.5.3.4.4 et I.5.3.4.5).
I.5.3.2 Interaction gaz - solide
Les interactions gaz- solide peuvent être classées
en quatre catégories L1].
· Les chocs entre les
molécules gazeuses et le solide : le matériau est insensible au
gaz dans ce type d'interaction.
· L'adsorption : il y a
fixation d'une fraction de la phase gazeuse sur la surface du solide. On peut
subdiviser l'adsorption en deux catégories : la physisorption et la
chimisorption ; nous allons les détaillés dans le sous chapitre
suivant.
· La réaction : adsorption
du gaz dans le solide suivie d'une réaction qui crée un nouveau
matériau.
· La désorption :
l'adsorption des molécules gazeuses est suivie de la création
d'une espèce gazeuse.
I.5.3.3 Adsorption à la surface d'un oxyde
métallique
Les molécules les ions ou bien les atomes formant la
surface d'un solide sont soumis à des forces qui se traduisent par un
champ attractif. La propriété que possède ce champ est
suffisante pour attirer les molécules de gaz ou de liquide situer au
voisinage de l'interface. Les forces qui provoque l'attraction à la
surface définissent tous simplement l'adsorption.
Dans le cas des oxydes métalliques, il est possible de
distinguer deux phénomènes intervenant dans l'adsorption des gaz
: la physisorption et la chimisorption.
La physisorption fait intervenir des forces d'origine
électrostatique de type VanderWaals. Avec une énergie de liaison
inférieure à 0.1 eV.
La chimisorption fait intervenir des forces de liaison de l'ordre
de grandeur de 1 eV, impliquant une combinaison chimique de la molécule
et du solide.
Lors de la physisorption la molécule adsorbée et
l'adsorbant peuvent étre considérés comme deux
système indépendants, alors que lors d'une chimisorption on se
trouve en présence d'un seul système.
Ces phénomènes d'adsorption vont modifier la
structure énergétique des bandes par l'apparition en surface
d'états accepteur ou donneur L8].
Par la suite nous allons démontrer l'effet
apporté par l'adsorption chimique (chimisorption) d'une molécule
de gaz créant ainsi des états de surface accepteur
Ea ou Ed donneur suivant que l'oxyde
métallique soit un semiconducteur de type (n) ou de type (p).
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