Photoconductivité des matériaux semi-conducteurs
Optoélectronique-hyperfréquence - Contrôle optique de fonctions électroniques

3.1 Description générale de la photoconductivité

L'effet photoconducteur est un phénomène optoélectronique à la base de nombreux dispositifs de détection ; on le rencontre couramment à plusieurs niveaux. Ainsi, il permet aussi bien de produire la photocopie de documents que d'assurer le traitement de données transmises par voie optique dans le domaine des télécommunications, comme par exemple Internet.

Dans cette étude, nous exposons l'interaction lumière/semi- conducteur mettant en jeu divers processus physiques et devenant un outil de commutation de circuits électriques. Nous nous limiterons ici au cas d'une absorption directe de la lumière dans le matériau semi-conducteur et au cas particulier d'une absorption indirecte des deux photons.

3.2 Absorption de la lumière dans un matériau semi-conducteur

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3.2.1 Cas général de l'absorption directe

Un matériau semi-conducteur est un matériau isolant, qui, sous une contrainte externe de nature thermique, électrique ou optique, devient conducteur. En effet, sous excitation externe, les populations en porteurs libres des niveaux d'énergie constituant ce matériau se modifient : un électron situé dans la bande de valence est transféré dans la bande de conduction faisant apparaître un trou au niveau de la bande de valence. L'énergie apportée par la contrainte extérieure doit être alors supérieure ou égale à l'énergie de gap séparant les bandes de valence et de conduction pour que des paires électron-trou soient générées.

Un matériau semi-conducteur peut être de deux types :

• intrinsèque : il est constitué d'atomes identiques ou d'un regroupement d'atomes. Ses concentrations en électrons n et en trous p sont égales ;

• extrinsèque : un apport d'électrons (type n) ou de trous (type p) par dopage est réalisé durant la fabrication du matériau semi-conducteur. Les concentrations en électrons n et en trous...