INTRODUCTION

HiSTORIQUE

Cas des solides. — Dans l'étude des corps faiblement conducteurs, MM. G. Reboul (1), (2) et Bodin (3) ont caractérisé les propriétés des semi-conducteurs. Les corps tels que : papier, sels ou oxydes métalliques solides, placés entre deux électrodes soumises à une différence de potentiel connue, sont parcourus par un courant électrique dont l’intensité décroît plus ou moins rapidement avec le temps et tend vers une limite qui n’est pas proportionnelle à la tension appliquée.

L'étude de la répartition des potentiels le long du semi-conducteur montre en général des chutes de potentiel aux électrodes pouvant atteindre des milliers de volts pour des tensions appliquées très élevées. Si, dans ces conditions, l’une des électrodes est constituée par une grille métallique, l’air au voisinage de celle-ci est ionisé. Cette ionisation est due à un rayonnement complexe formé de radiations très absorbables par l'air et aussi de rayons cathodiques ou anodiques suivant l’électrode envisagée.

Une étude détaillée des contacts entre semi-conducteur et électrodes a été faite par G. Déchène (4) dans les cas de l’oxyde de mercure,

du chlorure de plomb, etc.; ces corps étant sous forme de poudre comprimée. Les résistances de contact varient dans le même sens que la résistivité du semi-conducteur ; elles s’établissent aussi en courant alternatif (5) ; les capacités de contact sont d'autant plus faibles que le semi-conducteur est plus résistant. Ainsi apparaît une analogie théorique entre le semi-conducteur muni d’électrodes et un condensateur présentant des fuites.

G. Déchène étudie aussi l'émission du rayonnement électromagnétique lié au phénomène précédent, il montre que cette émission varie avec le temps et la résistance du semi conducteur. Pour cet auteur le rayonnement prend naissance dans la couche d'air située contre le semi-conducteur et sous la grille électrode, dans une effluve (4), (7). Il vérifie aussi la complexité du rayonnement dont les longueurs d'onde seraient comprises entre une dizaine et quelques centaines d’angstrôms ; résultats conformes à ceux qu’avaient antérieurement trouvés MM. G. Reboul et E. Bodin.

Cas des liquides. — M. Lafond (8) constate bien les mêmes phénomènes caractéristiques que dans les semi-conducteurs solides; àl observe une chute de potentiel aux électrodes, mais elle est relativement faible et sans émission corrélative de rayonnement.

J. L. Eck (9) vérifie que pour une concentration ionique uniforme la décroissance du courant avec le temps est représentée par la relation (1), suggérée par M. G. Reboul (1) :

(1) ie = (to —1,).e7" êy : intensité initiale ; z, : intensité limite.

J. L. Eck établit cette relation en admettant que le courant est transporté par de gros ions, ce qui donne la signification physique du coefficient À (somme des mobilités des 1ons à un facteur près). Par des inversions de courant, il montre que les mobilités de l’anion et du cathion sont sensiblement égales (acétone, nitrobenzène) et de l’ordre de quelques microns par seconde par volt/centimètre.

Tandis que les chutes de tension aux électrodes s’établissent rapidement dans Le cas des poudres comprimées (4), elles n'apparaissent que progressivement dans le cas des liquides 18, (9), ce que J. L. Eck explique par la création de couches intermédiaires au voisinage des électrodes.

Comme dans le cas des solides, une élévation de température entraîne - un accroissement de conductibilité, attribué à la fois à une augmentation de mobilité et à une création d’ions supplémentaires.

Enfin, l'hypothèse d’une purification électrique, émise par A. F. Joffé (10) dans le cas des solides, ne suffit pas pour expliquer les diverses particularités des semi-conducteurs.

Nature de la conductibulité. — Pour quelques solides cristallisés, la conductibilité est de nature électronique comme pour les métaux.

n PIERRE VIDAL

Pour les cristaux à structure ionique (beaucoup de sels) la conductibilité est de nature électrolytique (11). Les deux modes de’ conduction peuvent aussi coexister (10), (12). Dans les cas où la loi de Faraday se trouve confirmée, on peut conclure à la conductibilité ionique; si l'effet Hall a une certaine valeur, les électrons transportent du courant (10).

Dans beaucoup de cristaux semi-conducteurs, les ions d’un seul signe transportent seuls le courant; c’est l'ion métal pour AgBr, le chlore pour PbCl:, par exemple (11). On a vérifié (11), (6) que pour des cristaux de calcite, un seul des deux ions se déplace.

Pour les liquides (9), la conductibilité paraît due à un mécanisme intermédiaire entre ceux des électrolytes et des gaz.

Bur DE CE MÉMOIRE

Les roches naturelles, composées de sels et d’oxydes métalliques, doivent avoir les propriétés des semi-conducteurs. Après quelques essais préalables, la lave de Volvic, et surtout le carbonate de calcium sous forme de craie, ont révélé des propriétés intéressantes.

Le carbonate de calcium, sous forme de cristaux de calcite, est pratiquement un isolant. Comme tel il a été étudié notamment par A. F. Joffé (10) et ses collaborateurs. Ils se sont surtout intéressés à l'influence de la température sur la conductibilité.

Mes expériences ont été faites à la température ordinaire sur la craie de Champagne. D’après leurs propriétés électriques, les échantillons de craie peuvent être classés en deux catégories :

19° Ceux provenant d’une carrière peu profonde, exploitée pour les matériaux de construction (à Poix, Marne). Îls présentent un grain fin ; légèrement jaunâtres, ils présentent parfois des stries grisâtres d’un grain plus dur. Cette craie est caractérisée par des impuretés qui lui confèrent une conductibilité relativement grande et le phénomène de polarisation spontanée.

20 D'une carrière profonde (à Cheppy, Marne), on extrait une roche recherchée par l'industrie pour sa pureté. Cette craie, bien homogène, est très blanche ; sa résistivité électrique est bien plus grande que celle de la précédente ; elle ne présente plus le phénomène de polarisation spontanée. Le but de ce travail sera de montrer qu’elle jouit des propriétés caractéristiques du semi-conducteur normal.

Mes recherches ont été faites au Laboratoire de Physique de la Faculté des Sciences de Montpellier pendant les années 1945, 1946, 1947 et 1948. M. G. Reboul, professeur à la Faculté a mis à ma disposition le matériel expérimental et m'a guidé par ses précieux conseils. Qu'il veuille bien trouver ici l'expression de mes remerciements respectueux. À

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