[PDF] Sur la variation de la résistivité électrique des métaux et de leurs

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LA CONDUCTIVITÉ

ÉLECTRIQUE

DES COUCHES MICROCRISTALLINES

DES MÉTAUX A CONDUCTION MIXTE

(BERYLLIUM ET

PLOMB)

Par R.

GRIGOROVICI,

A.

DÉVÉNYI,

T.

BOTILÅ,

C. RUSU et A.

VANCU,

Institut de

Physique

de l'Académie de la

République

Socialiste de

Roumanie,

Bucarest.

Résumé.

2014

Les couches continues de

béryllium et de plomb

à très

petits grains obtenues par évaporation sous vide présentent un coefficient de température de la résistance négatif, ainsi que des valeurs anormales de la constante de Hall et de la magnétorésistance.

Ces ano-

malies sont attribuées aux électrons thermiquement excités qui se trouvent dans les minima de la bande de conduction situés au-dessus du niveau de Fermi.

Abstract.

2014

Microcrystalline

continuous beryllium and lead films deposited by vacuum evaporation have a negative temperature coefficient of the resistance and anomalous values of the Hall and magnetoresistance constants. These anomalies are attributed to electrons thermically excited into the minima of the conduction band situated above the Fermi level.

LE JOURNAL DE

PHYSIQUE

TOME 27,

MAftS-AVRIL

1966,

Introduction.

Il résulte d'une série de travaux

antérieurs que dans les couches métalliques déposées par évaporation sous vide dans des conditions qui assurent une structure extrêmement microcristalline on peut distinguer deux cas différents du point de vue de la conductivité

électrique.

Dans les métaux mono- et

trivalents, dont la bande de conduction est remplie seulement en partie d'électrons, la conduction reste toujours " métal- lique », c'est-à-dire que la concentration

électronique

ne dépend pas des dimensions des grains, comme l'in- diquent les mesures de l'effet Hall [1J, [2], [3]. L'aug- mentation de la résistivité est due seulement à la réduction de la mobilité des électrons. En même temps, le coefficients de température de la résistance décroît vers zéro, sans jamais devenir négatif. C'est la conséquence de l'apparition d'une résistance rési- duelle au sens de la règle de Matthiessen. Par contre, les métaux bi- et tétravalents à bandes d'énergie légèrement superposées et à con- duction mixte deviennent des " semiconducteurs » ayant un coefficient de température de la résistance négatif [1], [5].

En même

temps, dans le plomb, la constante de

Hall, qui

est légèrement positive dans le métal massif et dans les couches à gros grains, change de signe lors de la réduction des dimensions des grains et s'accroît ensuite continuellement en valeur absolue [6]. Jusqu'à présent une explication satisfaisante de ces dernières anomalies fait défaut, quoique l'apparition d'une bande d'énergie interdite dans le plomb microcristallin ait été suggérée [6].

Généralement les métaux

peuvent

être obtenus à

l'état extrêmement microcristallin par évaporation sous vide et déposition lente sur des supports refroidis et (ou) en présence des gaz résiduels chimi- quement inactifs.

Toutefois,

dans les couches de plomb la recristallisation se produit facilement, de sorte qu'à la température ordinaire la conductivité de la couche atteint la valeur dans le métal massif.

Il en résulte

qu'il serait intéressant d'étudier un métal bivalent à température de recristallisation

élevée, pour

avoir la possibilité de maintenir la structure microcristalline et de mesurer la dimension des grains même à la température ordinaire. Il serait

également

souhaitable que la structure des bandes d'énergie de ce métal soit connue. Le beryllium nous a semblé le métal le plus indiqué pour ce dessein, car il satisfait aux conditions énon- cées et, de plus, il offre les avantages suivants : il peut

être facilement

évaporé ;

il est chimiquement stable sous l'action de l'air ; ses propriétés galvano- magnétiques peuvent

être aisément étudiées en

raison des valeurs élevées de la constante de Hall (R 2,4

X 10-4

cm3 jCoul.) et de la constante de la magnétorésistance (B 10-11

Gauss-2).

Dispositifs expérimentaux

et méthodes de mesure. - Les couches de Be ont été obtenues dans plusieurs installations d'évaporation sous vide. Dans une pre- mière installation avec plusieurs pièges

à azote

liquide la pression des gaz résiduels atteignait moins de 5 X 10-7 mmHg pendant l'évaporation [3] ; dans une seconde, plusieurs rodages, elle était de

10-5 à 10-'

mmHg ; dans une troisième instal- lation à cloche, le vide était de 10-4 à

10-5 mrnHg.

Les couches étaient

déposées sur des supports de verre (Rasotherm-Jena) optiquement polis, munis d'électrodes de platine. Les supports

étaient

soigneu- sement dégazés

à 400 oC et ensuite maintenus à des

températures variant entre la température de l'azote liquide et 150 OC.

La vitesse de

dépôt

était contrôlable. Elle

variait entre 3 et 2 000

À/minute. L'évaporateur

était une

spirale en fil de tungstène, ou bien une nacelle en tôle de tungstène ou de tantale. Dans le premier cas on utilisait Be compact (99,2 %), dans le deuxième Be en poudre (99,8 %).

La couche

pouvait

être recuite sous

vide, en mesu-Article published online by 134
rant en même temps la résistance

électrique

et l'effet Hall, ou elle pouvait

être extraite du vide afin de

mesurer dans l'air ou sous atmosphère d'azote et à la température ordinaire la résistance, l'effet

Hall ainsi

que la magnétorésistance.

Dans le

premier cas, l'intensité du champ magnétique, fourni par une bobine extérieure à l'enceinte vidée,

était de

1,1 X 103 Oe, tandis que dans le deuxième cas on employait un électroaimant dont le champ pouvait atteindre 3,3

X 104 Oe.

L'épaisseur

des couches a été déterminée par microanalyse colorimétrique, en utilisant pour réactif le chrom-azurol S. Elle était généralement supérieure

à 300

de sorte que les effets dus à l'épaisseur réduite de la couche ne devaient jouer qu'un rôle secondaire, surtoutquotesdbs_dbs13.pdfusesText_19

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