Cours physique des semi-conducteurs

La liaison métallique

•Les électrons périphériques sont très peu liés à l’atome
•Ce dernier «libère» facilement ce(ces) électron(s)
•Les noyaux constituent alors un ensemble de charges positives ions positifs à couche externe saturée
•La cohésion est assurée par le nuage électronique chargé négativement
•Force de cohésion attraction Coulombienne
•Liaisons «plutôt» faibles matériaux moins durs et fusion à basse Température
La liaison covalente
•Les cristaux appartiennent à la colonne IV du tableau périodique
•Liaison du même type que la liaison hydrogène
•L’Hydrogène:
•1 électron périphérique
•Pour compléter sa couche, il accepterait «bien» un deuxième électron
•Un deuxième atome d’H va permettre de mettre en commun leur électron périphérique
•On obtient la molécule H2
La liaison covalente •Exemple :le Silicium
•4 électrons de valence
•Il «manque» 4 électrons de valence pour compléter sa couche externe
•Il suffit de «rapprocher» 4 autres Silicium
À la différence de H2, une fois les liaisons saturées, les 4 autres Si ont encore des liaisons «pendantes» ce processus peut continuer on forme alors un cristal.

La liaison covalente

•Énergie plus faible si les électrons se «baladent» autour des 2noyaux
•On peut obtenir le même type de résultats avec des composés II-VI ou encore III-V.(voir la suite)

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Liaison ionique

•Association d’un élément chimique fortement électronégatif ( 7e-) et d’un élément fortement électropositif (1e-): ex NaCl
•L’électronégatif accepte un e-et devient un ion négatif (Cl-) , l’électropositif cède son e-et devient un ion positif (Na+)
•La force de cohésion est due à l’attraction Coulombienne des deux ions liaison ionique
•En fait, liaison «identique» à la liaison covalente sauf que les atomes sont très différents (pas la même colonne) •La frontière covalente/ionique n’est pas brutale: dépend de la nature électronique des éléments associés
•Col I –VII essentiellement ionique
•Col II-VI 80% ionique 20% covalente (CdTe)
•Col III-V 60% ionique 40% covalente (GaAs, GaP, InP)
•Col IV-IV essentiellement covalente (Si, Ge)
•L’électron libéré par le métal Alcalin (Na) est piégé par l’Halogène (Cl)
•Aucun électron libéré dans le réseau •En général les cristaux ioniques sont isolants
•Liaison entre atome très forte cristaux très durs

Liaison de type Van der Waals

•Ceux sont les cristaux les plus simples
•La distribution électronique = atome libre
•Couches électroniques déjà saturées (col. VIII) •Les atomes s’empilent de façon la plus dense possible
•Énergie de liaison très faible (qq % de l’énergie d’ionisation de l’atome)cristaux fondent à basse température •Responsable de la cohésion des molécules

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