Microscopie à effet tunnel - diagramme d'énergie

[invite67dffe36]

Bonjour tout le monde,


J'aurais besoin de votre aide pour essayer de comprendre pourquoi lorsqu'on dessine un diagramme d'énergie avec, par exemple, un échantillon un semi-conducteur (du graphite) et une pointe en tungstène, on met toujours les niveaux de fermi de chacun l'un en face de l'autre lorsque la tension de polarisation est nul ?


Par exemple : http://lepes.grenoble.cnrs.fr/picone...ster%20PRO.pdf

A la page 4, c'est représenté pour un métal. Pour un semi-conducteur se serait au niveau du milieu du gap..

Ensuite je comprend tout a fait qu'à partir de là, lorsqu'on augmente la tension ou qu'on la diminue on sonde les densités d'états électronique de la bande de conduction et de la bande de valence.
C'est une question que je n'arrive pas à résoudre.


Merci d'avance !
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Ce que vous mesurez avec un voltmètre (un vulgaire contrôleur) est la différence de niveau de Fermi entre les deux pointes de touche.
Dans un ensemble de conducteurs (ou semi) en série non traversés par un courant tous les niveaux de Fermi sont à la même hauteur. En fait ça veut dire qu'un électron a la même énergie potentielle tout le long et que vous pouvez transporter l'électron tout le long sans besoin d'énergie.

Pour un semi-conducteur intrinsèque (non dopé), le niveau de Fermi se trouve au peu près au milieu du gap.

La probabilité qu'un électron "traverse le tunnel" est proportionnelle (entre autres dépendances) au nombre d'électrons disponibles et au nombre d'états vides disponibles.
C'est ce qu'est illustré dans la figure 3 de votre lien. Sauf que dans la figure il ne s'agit pas d'un semi-conducteur. Il faudrait que vous modifiiez le dessin en ajoutant le gap dans l'échantillon et en coloriant la bande de valence, là où se trouvent des électrons disponibles.
Au revoir.

[invite67dffe36]

Dans un ensemble de conducteurs (ou semi) en série non traversés par un courant tous les niveaux de Fermi sont à la même hauteur. En fait ça veut dire qu'un électron a la même énergie potentielle tout le long et que vous pouvez transporter l'électron tout le long sans besoin d'énergie.

Merci pour cette réponse rapide mais je ne comprend pas bien dans cette phrase pourquoi les niveaux de fermi sont à la même hauteur lorsqu'il n'y a pas de courant appliqué.

[mariposa]

Merci pour cette réponse rapide mais je ne comprend pas bien dans cette phrase pourquoi les niveaux de fermi sont à la même hauteur lorsqu'il n'y a pas de courant appliqué.

Bonjour,

Le fondement de la chose est qu'un niveau de Fermi rapporté au vide est un potentiel électrochimique..

A l'équilibre thermodynamique le potentiel électrochimique est constant dans un matériau, ce qui veut dire que le niveau de Fermi est horizontal en référence au vide.

Donc il faut comprendre en thermodynamique ce qu'est le potentiel chimique. Le potentiel électrochimique est un petit degré de généralisation du potentiel chimique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Merci pour cette réponse rapide mais je ne comprend pas bien dans cette phrase pourquoi les niveaux de fermi sont à la même hauteur lorsqu'il n'y a pas de courant appliqué.

Re.
J'ai ajouté la référence à l'absence de courant, car s'il y a du courant il y aura une chute de tension ohmique le long du conducteur, et le niveau de Fermi changera aussi de hauteur tout le long.
Dans le cas du courant tunnel, la chute de tension due au courant est absolument négligeable.
A+

[invite67dffe36]

J'aurais une autre question. Corrigez moi si c'est faut :

Sur l'image suivante :

on voit l'évolution de l'intensité avec la tension. On voit clairement que la courbe est non linéaire, on est donc pas dans le cas d'un conducteur (métal) mais dans un semi conducteur.

Les deux courbes diffèrent par leur tension de consigne (courant tunnel souhaité par l'utilisateur) donc plus la tension de consigne est élevé plus la probabilité de transmission d'un électron est faible donc le courant tunnel sera plus grand. Ainsi l'intensité pour une même valeur de tension est plus grande pour la courbe bleue que pour la courbe rouge. Donc la tension de consigne est plus faible pour la bleue que pour la rouge.


Est-ce exacte ?

[invite67dffe36]

[...]élevé plus la probabilité de transmission d'un électron est élevée.[...]

petite erreur..