Chapitre 1 : Matériau TiO2
Elle est orthorhombique (a=0.546 nm, b=0.918 nm, c=0.514 nm)
et principalement observée à hautes températures [29,
30].
Les couches minces de TiO2 avec les trois structures peuvent
être synthétisées, bien que, généralement,
seulement l'anatase et le rutile sont présents et pour lesquelles un
grand nombre de travaux, aussi bien expérimentaux que théoriques,
ont été menés.
1.3 Propriétés
électriques
Les facteurs principaux influant la conduction
électrique sont d'une part la concentration et le type
d'impuretés incorporés dans TiO2 et d'autre part la morphologie
des couches minces.
Les résultats montrent que suivant les impuretés
ou les gaz réactifs choisis, le dioxyde de titane peut être un bon
isolant avec une constante diélectrique élevée ou un
conducteur transparent raisonnable. La plage de conduction électrique
couverte par les échantillons produits par [31] s'étend de
10-10 S m-1 à 103 S m-1.
1.3.1 Dopage et type de conductivité
En choisissant des impuretés appropriées, le
dioxyde de titane peut être rendu isolant (TiO2:Ce) ou plus conducteur
avec une conduction électrique de type n (TiO2:Nb) ou de type
p (TiO2:Fe) [31].
Les lacunes d'oxygène se comportent comme donneurs
d'électrons, ainsi le TiO2-x est un semi-conducteur type N,
contrairement au semi-conducteur type P qui contient des électrons
accepteurs et dont les porteurs de charge sont les trous au lieu des
électrons [32]. Le TiO2-x sous-stoechiométrique est à la
fois un pauvre isolant et un modeste semi-conducteur. C'est pourquoi
différents essais ont été faits soit pour contrôler
la concentration de lacunes d'oxygène ou pour introduire des porteurs de
charge (dopage) à l'intérieur du TiO2 afin d'augmenter ou de
diminuer la conductivité électrique, tout dépend de
l'application.
En effet, le TiO2 est un semi-conducteur de type n en raison
de son déficit en oxygène qui résulte de l'existence de
lacunes anioniques ou de la présence d'atomes de titane en sites
interstitiels, sa conductivité dépend de sa non
stoechiométrie : plus il est déficitaire en oxygène, plus
il est conducteur. Sa conductivité est très faible, mais celle-ci
augmente avec le dopage par des cations : Mg2+, Nb5+, Ta5+, notamment avec ce
dernier pour lequel la conductivité de TiO2 augmente
considérablement.
ENIT 2009 8
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