Préparation et propriétés des jonctions p-n d’antimoniure d’indium

Laboratoire de Magnétisme et de Physique du Solide du C. N. R. S. (Directeur Ch. Guillaud) 1, Place Aristide-Briand, Bellevue-Meudon (S.-et-O.), France.

Résumé

On présente une étude des propriétés électriques et photoélectriques des jonctions d’antimoniure d’indium de grande surface. Les jonctions sont préparées par exodiffusion : chauffage sous vide d’échantillons monocristallins de type n.

L’étude des propriétés électriques est effectuée à partir des caractéristiques courant-tension, mesurées à la température de 77 °K. Aux faibles polarisations, le courant inverse se compose de deux termes : un courant de fuite déterminé par l’état de surface, et le courant interne de la jonction qui est prédominant au-dessus de 140 °K, et provient d’une génération de paires électron-trou dans la zone chargée à partir de niveaux-pièges. La loi de variation du courant direct interne diffère de celle du redresseur idéal : cette anomalie résulte de la recombinaison des porteurs injectés dans la zone chargée, sur les pièges déterminés précédemment. Aux fortes polarisations inverses, l’action des champs électriques intenses détermine deux comportements distincts : dans les diodes dites de la première classe au profil de jonction linéaire, le claquage survient par avalanche ; les diodes de la seconde classe possèdent un profil de jonction abrupt et manifestent un effet tunnel ; le claquage fait apparaître dans la caractéristique une branche à pente négative dénotant la formation d’un microplasma. L’apparition de l’effet tunnel est reliée à la présence de dislocations dont la création, variable avec le type des surfaces, serait influencée par la polarité cristallographique du composé.

L’étude des propriétés photoélectriques des jonctions comprend une analyse théorique et expérimentale des courbes de réponse spectrale, qui aboutit à la détermination de divers paramètres : profondeur de jonction, vitesse de recombinaison superficielle, longueur de diffusion et seuil d’ionisation des électrons. Puis la réalisation de deux types de détecteurs d’infra-rouge utilisant ces jonctions est décrite : un de ceux-ci présente la particularité de fournir une indication de la position de la source lumineuse dans l’espace.

Une étude expérimentale de l’état de surface révèle enfin l’influence des agents atmosphériques sur les propriétés des jonctions et permet de préciser le mécanisme d’amorçage des microplasmas : le rôle joué par certains états superficiels d’énergie est mis en évidence.