Influence de la chimisorption sur le courant d'obscurité du CdS de résistivité élevée

Abstract
The influence of chemisorption on the dark current has been studied on thin CdS platelets. Measurements with different contacts showed that the bulk conductivity was affected by surface adsorption. It was concluded that all volume carriers were trapped on the surface. The conductivity of the adsorbed platelets was 10-15 (ohm.cm)-1 in an oxygen atmosphere as well as in vacuum. The enhancement of conductivity (5 x 10 -9 (ohm.cm)-1) after an electron bombardment can be attributed to oxygen desorption. Energy levels at 0.4 and 0.9 eV were found by measuring the temperature dependence of the conductivity of adsorbed samples in vacuum. The energies were attributed to two different states of ionization of oxygen at the CdS surface called « O-- » and « O- ». Bulk donor levels situated at 0.04, 0.06, and 0.16 eV appeared on an oxygen free sample. Desorption by electron bombardment (6 keV) was much more effective than irradiation with intrinsicly absorbed light (4 500 Å). Thereby it could be concluded that the desorption by recombination of free holes with chemisorbed oxygen is relatively unimportant. Owing to an bombardment by electrons (5 x 10-6 A/cm2), the dark current increased with time, following a law t1, 7. Therefore desorption by electrons should be a two step process : before being neutralized, the chemisorbed oxygen changes its state of ionisation (O-- → O-). Complete desorption was obtained for a dose of 1017 electrons/cm 2.

Résumé
Nous avons mesuré la conductivité à l'obscurité de monocristaux très minces de CdS en fonction de l'état de chimisorption d'oxygène à la surface. Les études effectuées avec différents contacts montrent que la conductivité en volume est affectée par les niveaux de surface. On conclut que tous les porteurs du volume sont piégés par les niveaux de surface. Sous oxygène et sous vide, la conductivité, dans l'état adsorbé, est faible (10-15 (ohm.cm)-1). L'augmentation de la conductivité (5 x 10-9 (ohm.cm)-1) après bombardement électronique est interprétée comme une désorption d'oxygène. Sur un cristal adsorbé (conductivité faible), la mesure de la conductivité en fonction de la température montre l'existence de niveaux situés à 0,4 et 0,9 eV en dessous de la bande de conduction. Ceux-ci sont attribués à deux états d'ionisation de l'oxygène à la surface du CdS, appelés « O-- » et « O- ». La même mesure effectuée sur un cristal « désorbé » (conductivité élevée) permet d'atteindre des niveaux situés à 0,04, 0,06 et 0,16 eV en dessous de la bande de conduction. En comparant les effets d'un bombardement électronique (6 keV) d'une part et d'une irradiation lumineuse (4 500 Å) d'autre part, sur la conductivité à l'obscurité, on conclut que la désorption par trous libres est relativement inefficace. Lorsque le cristal est irradié par des électrons (5 x 10-6 A/cm2), la conductivité à l'obscurité augmente en fonction de la durée t de l'exposition suivant une loi en t1, 7. On peut déduire que la désorption est un processus qui transforme l'oxygène se trouvant dans un certain état de chimisorption (O--) en oxygène physisorbé par l'intermédiaire d'un deuxième état de chimisorption (O-). Une dose de 1017 électrons/cm2 est nécessaire pour la désorption optimale.