Le sulfure de cadmium (CdS) est-il toujours un semi-conducteur de type n ?
Réponse courte : Non
Le sulfure de cadmium (CdS) n'est pas intrinsèquement de type n. Son type de conductivité — type n, type p, ou quasi intrinsèque — dépend entièrement de la stœchiométrie, défauts natifs, et dopage intentionnel.
CdS intrinsèque
CdS parfaitement stœchiométrique a gap direct ~2,42 eV. À température ambiante sa concentration porteurs intrinsèque est extrêmement faible (~10⁶ cm⁻³), se comporte presque comme isolant. Seulement à températures élevées l'excitation thermique produit conduction intrinsèque mesurable.
Contrôle extrinsèque : Comment le type est défini
| Type visé | Dopants / Défauts courants | Mécanisme |
|---|---|---|
| Type n | Cl, Br, I (site S) ; Cd interstitiels ; lacunes S | Donnent électrons à bande conduction |
| Type p | Cu, Ag, Au, Li, Na (site Cd) ; lacunes Cd | Créent niveaux accepteurs près bande valence |
Comme les lacunes soufre et interstitiels cadmium se forment facilement pendant croissance typique (surtout atmosphères pauvres en soufre), CdS tel que déposé est généralement type n. Cependant, dopage cuivre ou lithium délibéré — plus recuit vapeur cadmium — donne fiablement type p avec concentrations trous jusqu'à 10¹⁶ cm⁻³.
Facteurs d'influence clés
- Méthode croissance : Dépôt bain chimique (CBD), sublimation espace clos (CSS), MOCVD produisent profils défauts natifs différents.
- Contrôle stœchiométrie : Ambiance riche Cd vs riche S déplace niveau Fermi dramatiquement.
- Recuit post-croissance : Recuit en Cd, S, ou atmosphère inerte peut inverser type conductivité.
- Température : Haute température augmente porteurs intrinsèques, masque dopage extrinsèque.
Implication pratique
Dans hétérojonctions photovoltaïques (ex : CdS/CdTe ou CdS/CIGS), la couche fenêtre CdS est intentionnellement déposée type n pour former jonction p-n correcte. Pour dispositifs spécialisés — photodétecteurs, TFT, capteurs rayonnement — ingénieurs adaptent type conductivité via les boutons ci-dessus.
En résumé : CdS est un semi-conducteur II-VI dopable dont la polarité est un choix d'ingénierie, pas une propriété fixe.