Etude des transferts de charge entre une électrode semiconductrice de Cdte-p et une solution organique — Influence des états de surface

Laboratoire de Spectrométrie Physique associé au CNRS Université Scientifique et Médicale de Grenoble, B.P. 53 X, 38 041 Grenoble Cedex, France.

Résumé

Les transferts de charge entre une électrode semiconductrice de CdTe du type p et différentes espèces redox en solution dans le diméthylsulfoxyde sont étudiés. Il est montré que le décapage par une solution de brome dans le méthanol perturbe fortement la surface de l’échantillon. Un conditionnement électrochimique amène de bien meilleurs résultats, sans qu’il soit toutefois possible de faire complètement disparaftre les états de surface. Lorsque le potentiel redox e° de l’espèce étudiée est en correspondance avec la bande interdite, les résultats sont conformes à ceux du modèle classique d’échanges isoénergétiques associés à une courbure des bandes. Dans le cas où le potentiel redox est en correspondance soit avec la bande de valence, soit avec la bande de conduction, les transferts de charge observés font intervenir une chute de potentiel à l’intérieur du liquide. De plus, dans le second cas, les états de surface conduisent au blocage du niveau de Fermi.

Abstract

Charge transfers between a p-type CdTe electrode and different redox species in the organic solvent dimethylsulfoxide are investigated by means of cyclic voltametry. As chemical etching yields a tellurium-enriched surface and leads to poor results, an electrochemical process is used in sample preparation. Consistent results are thus obtained, although surface states were not completely removed. When the redox potential of the species lies inside the semiconductor band gap, oxidation and reduction currents flow according to the classical model where isoenergetic charge transfers occur at equilibrium through band bending with a negligible potential drop in the liquid. Minor deviations from the standard behaviour expected from energy level diagrams are observed and related to surface states. The potential drop in the liquid at the interface and the associated energy shift of the band edges is to be considered when the redox potential lies inside the valence band or inside the conduction band. In the former case degeneracy of the semiconductor surface leads to a metal-like behaviour. In the latter case no equilibrium can be reached through band bending only and charge transfers involve surface states and the Fermi level pining.