Caractérisation électrique d'hétérostructures Si/Si₃N₄/solution électrolytique aqueuse à différents pH

¹ Laboratoire d'Electrochimie des Semiconducteurs, Département de Chimie, Faculté des Sciences et Techniques de Monastir, 5000 Tunisie.
² Laboratoire de Physicochimie des Interfaces, UA 404, Ecole Centrale de Lyon, B. P. 163, 69131 Ecully Cedex France.

Résumé

Des hétérostructures du type Si/Si₃N₄/solution électrolytique aqueuse à pH variable ont été étudiées par la méthode de mesure des impédances électrochimiques à l'aide d'un montage potentiostatique à trois électrodes.

L'analyse de l'évolution de la capacité et de la conductance parallèles de telles hétérostructures, en fonction de la tension et de la fréquene des signaux appliqués, permet d'accéder aux propriétés électriques de l'isolant et de l'interface isolant/semiconducteur. La mesure du potentiel de bande plate en fonction du pH montre que la membrane de nitrure a une sensibilité nerstienne aux ions H⁺. Le greffage chimique de la surface du nitrure de silicium préalablement modifiée par action de l'oxygène ou de la vapeur d'eau, devrait permettre la réalisation de capteurs sensibles à d'autres ions que le proton.

Abstract

The behaviour of Si/Si3N4/electrolyte heterostructures, at various pH, have been studied by the electro chemical impedance method fitted with a three electrodes monitoring system. Electronic properties of the insulator and semiconductor-insulator interfaces are determined by measuring the parallel capacitance and conductance as a fonction of the electric bias and frequency. The observed flat-band voltage shift in the capacitance/voltage curves, at various pH, shows that Si3N4 has a nernstian response to H⁺ ions. Further chemical grafting of the modified surface of Si₃N₄ by O₂ or H₂O vapor would lead to the realization of chemical sensors which would respond to other ions than H⁺.