Étude de la relation entre la dispersion électrique et l’adsorption sur poudres semiconductrices et isolantes,

Résumé

Lors de mesures de conductivité de poudres isolantes ou semiconductrices, la barrière de surface fait apparaître une importante dispersion électrique.

On propose ici l’étude de ce phénomène comme méthode pour analyser le comportement de la poudre lors d’une adsorption ou d’une réaction catalytique.

En adaptant le modèle de Maxwell-Wagner, on fait une éLude théorique du problème. On montre que les facteurs ayant un sens physique direct ne sont pas les conductances et capacitances de la poudre mais bien les termes réels et imaginaires de l’impédance complexe.

Des arguments sont présentés pour montrer que la forme des courbes « terme réel » et « terme imaginaire » en fonction de la fréquence f est liée de manière très directe à la forme de la barrière de surface. En particulier pour la barrière parabolique, le calcul montre que le terme réel est proportionnel à f^-0,7.

Par ailleurs, pour une barrière d’épuisement, l’énergie d’activation du terme réel en basse fréquence est celle de la résistivité de la surface des grains ; à haute fréquence, du cœur des grains. Dans la région intermédiaire, l’énergie d'activation est quasi nulle et le terme réel ne dépend pratiquement pas de l’adsorption de gaz.

Abstract

When measuring the electric conductivity of insaluting or semiconducting polycristalline materials, an important electric dispersion is observed as a result of the presence of a surface barrier.

The present paper gives a description of the phenomenon suggesting a method for the study of chemisorption or catalytic processes on polycristalline samples.

The theoretical study is based upon the Maxwell-Wagner model. It is shown that a direct physical meaning may only be attributed to the real and imaginary terms of the complex impedance.

Arguments are developed to show that dependance of real and imaginary terms viz. the frequency is related to the form of the surface barrier. In the case of the parabolic barrier a computer evaluation of the real term indicates a dépendance of the form f^-0,7.

On the other hand, for an exhaustion layer, the temperature coefficient of the real term is equal to the activation energy of the surface resistivity at low frequency and of the bulk resistivity at high frequency. At intermediate frequencies, the activation energy is close to zero and the real term value is practically not affected by adsorption.