Rev. Phys. Appl. (Paris) 14, 405-413 (1979)
DOI: 10.1051/rphysap:01979001402040500

Electrical and elastoresistance properties of evaporated thin films of bismuth

M. Saleh, J. Buxo, G. Dorville et G. Sarrabayrouse

Laboratoire d'Automatique et d'Analyse des Systèmes du C.N.R.S., 7, avenue du Colonel-Roche, 31400 Toulouse, France

Abstract
The results obtained show that the resin layer substrate which is convenient for the bismuth layer to be used as a practical strain gauge device, does not bring about any major modification in the bismuth electrical properties when compared to those of bismuths layers deposited onto other substrates. The difference between the conduction properties of three differently processed films are discussed in terms of the grain size, of the textures and of the carrier mean free path. A theory has been developed which gives the order of magnitude and the temperature dependence of the conductivity modulation under strain (δσ/σ). The transversally stressed films show systematically gauge factor values larger than those of the longitudinally stressed one s. This effect appears to be linked to the modulation of the grain size under stress.

Résumé
Les résultats montrent que la couche de résine utilisée pour rendre les couches de bismuth utilisables en tant que jauges de contrainte n'apporte aucune modification majeure des propriétés électriques du bismuth si on les compare à celles des couches de bismuth déposées sur d'autres types de substrats. L'article discute les propriétés électriques des couches obtenues, selon trois processus d'élaboration, en fonction de la taille des microcristallites, de leur texture, et du libre parcours moyen des porteurs. Un développement théorique permet de rendre compte de l'ordre de grandeur et de la dépendance thermique de la modulation sous contrainte de la conductibilité (δσ/σ). La déformation transversale des couches fait apparaître des facteurs de jauge systématiquement plus élevés que ceux des jauges longitudinales. Il apparaît que cet effet doit être relié à la modulation par la contrainte de la taille du grain.

PACS
7220F - Low field transport and mobility: piezoresistance semiconductors/insulators.
7280C - Electrical conductivity of elemental semiconductors.
7360F - Electronic properties of semiconductor thin films.

Key words
bismuth -- elastoresistance -- electronic conduction in crystalline semiconductor thin films -- semimetallic thin films -- strain gauges -- texture -- elastoresistance properties -- evaporated thin films -- strain gauge device -- electrical properties -- conduction properties -- grain size -- textures -- carrier mean free path -- conductivity modulation -- transversally stressed films