Propriétés de transport dans les solides inorganiques (TP)

Thèmes abordés

Propriétés de transport, solides inorganiques, oxyde d'étain, SnO2, conductivité, antimoine, résistivité électrique, résistance

Résumé du document

L'objectif de ce TP était de créer un film mince semi-conducteur d'oxyde d'étain SnO2 et d'ainsi en mesurer la conductivité en plusieurs points en fonction de la couleur de ce film. On réalisera cette expérience avec deux types de film : un avec de l'oxyde d'étain pur et l'autre dopé à l'antimoine Sb.

Extraits

[...] On a donc nV = ne-/2 = 1.83 *1019 porteurs.cm- Taux de dopage: Le taux de dopage est donné par la formule suivante: t = Calculons Sb est contenu dans Sb2O3, nous l'avons en mélangeant 1g de celui ci dans 20mL de liquide. Cm = m/v = 0.02 = 50 g/L De plus, nous prélèvons 2mL de cette solution. Nous savons également que 291.49 g/mol. Par ailleurs, pour une mole de Sb2O3 nous avons 2 moles de Sb, nous devons donc multiplier par deux la quantité de matière de Sb. [...]

[...] On a donc augmentation du nombre de porteurs de charge. Conclusion Pour conclure, avec une même épaisseur de film, on observe bien expérimentalement une diminution de la résistance pour le film de SnO2 dopé avec Sb. Ceci est confirmé par le calcul puisque nous observons qu'avec dopage la concentration des porteurs de charges augmente. Le dopage a donc bien amélioré la conductivité du film. [...]

[...] Ce dopage a pour objectif de remplacer dans la maille cristalline de SnO2 un atome de Sn par un atome de Sb : SbSn'. III/ Mesure de la résistivité électrique La mesure de la résistance se fait avec une sonde quatre pointes. On applique cette sonde par pression sur le film. L'appareil envoie alors un courant I et mesure une tension V et nous donne au final la mesure de la résistance 4.532 *V/I. On peut ensuite calculer la résistivité d étant l'épaisseur du film. [...]

[...] Celle ci va nettement diminuer La réaction de substitution est donnée par : Sn4+ + Sb Sn + Sb5+ + . La notation de Kröger-Vink pour la substitution par Sb est : SbSn' . C'est donc un dopage de type il y a apport d'un nouvel électron que si augmente la conductivité. De plus, l'atome de Sn est plus gros que celui de Sb, il va donc déformer la maille cristalline et créer un rayon de courbure ce qui va encore plus facilité le déplacement des électrons. [...]

[...] Il y a un défaut de type lacune anionique : OO O2 + 2e- . Une lacune libère alors 2 électrons. Il s'agit d'un dopage n. Les porteurs sont donc des électrons et leur concentration va augmenter. On peut calculer la conductivité électrique (notée C et exprimée en Ω-1.cm- 1 ou S.cm-1) en utilisant la formule suivante : C = n*q*µ avec densité de porteurs de charges (porteurs.cm-3), µ: mobilité des porteurs de charges (10 cm2.V-1.s-1) et charge de l'électron (1,602×10- 19 C). [...]