Etude des reactions aux interfaces semi-conducteurs iii-v/electrolyte : corrosion et transfert redox

par Serge Blonkowski

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Philippe Allongue.

Soutenue en 1990

à Paris 11 .

mots clés

• Chimie
• Chimie generale et physique
• Interface semi-conducteur
• Electrolyte
• Mecanisme de transfert de charges
• Corrosion
• Cinetique
• Etats de surface
• Photoelectrochimie
• Arseniure de gallium
• Phosphue d'indium

Résumé

L'objet de la these consiste en un etude comparee du comportement photoelectrochimique de gaas et inp. Dans une premiere partie on etudie le mecanisme de corrosion des deux materiaux par injection de trous venant depuis le materiau (effet de la lumiere) ou depuis une solution fortement oxydante (dans le noir). Dans une seconde partie on considere l'effet de la presence d'un couple redox sur le transfert de charges (processus de stabilisation) et sur la position des bandes d'energie a l'equilibre (notion de hauteur de barriere). Experimentalement l'etude repose sur des mesures de courant direct (electrode de type p), de rendemant quantique, de deplacement des bandes du semi-conducteur en fonction du flux de trous injectes sur des electrodes de type n et p de differents dopages. L'utilisation de la spectroscopie de photocapacite permet de suivre l'evolution de la distribution des etats avec la solution. En ce qui concerne la corrosion des semiconducteurs iii-v, on propose un mecanisme reactionnel complet dont la cinetique de chacune des etapes a ete determinee. Les resultats montrent principalement (i) qu'il existe une augmentation de la cinetique de corrosion avec le dopage a cause d'une modification du potentiel de surface, (ii) qu'il y a une relation entre le ph de la solution et la cinetique de corrosion a cause de l'evolution de la distribution des etats et de la chimie de surface, et (iii) que la difference entre inp et gaas provient essentiellement de la position energetique des etats. Dans une solution redox les resultats montrent que le processus de stabilisation des photoanodes depend de la nature des especes mises en solution, les meilleurs resultats etant obtenus avec des couples qui modifient la chimie de la surface. Enfin on discute la mise a l'equilibre de l'interface en terme de cinetique interfaciale

Titre traduit

A study of interfacial reactions at iii-v semiconductor/electrolyte interfaces corrosion and redox transfer

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