TRANSPORT PROPERTIES OF CdIn₂S₄ AND CdIn_2(1-x) Cr_2xS₄ SINGLE CRYSTALS

Résumé
Plusieurs propriétés de transport ont été étudiées sur des monocristaux de CdIn₂S₄ de différentes compositions stoechiométriques. La résistivité électrique à température ambiante recouvre le domaine de 10^-3 à 10⁴ Ω-cm en correspondance avec l'excès de soufre. Le coefficient de Hall se situe dans le domaine de 10^-1 à 10⁶ cm³/C. Tous les échantillons sont de type n. A partir des mesures électriques, le gap à 0 K se situe à 2,2 eV. La variation thermique de la mobilité de Hall et le signe du coefficient de Nernst indiquent que la diffusion des porteurs est principalement due aux phonons acoustiques du réseau et aux impuretés ionisées respectivement dans le domaine de haute et basse température. L'anisotropie de la magnétorésistance a été étudiée. On suggère que les minima de la bande de conduction sont situés en des points le long des directions (100) dans l'espace des k. La masse effective de la densité d'état des électrons a été déterminée comme étant 0,19 m₀ à partir de mesures de Seebeck et de Hall. La conductivité a été mesurée de 4 à 300 K et analysée par le formalisme de Callaway. Des études de transport ont également été effectuées sur CdIn_2(1-x)Cr_2xS₄ pour 0 < x ≤ 0,02. On a trouvé que les atomes de Cr substitués à In donnent lieu à un niveau accepteur profond à 0,7 eV en dessous de la bande de conduction. Les ions de substitution provoquent des diffusions de phonons résonnantes aux environs de 2,5 et 30 K.

Abstract
Several transport properties have been studied on CdIn₂S₄ single crystals with different degree of deviation from stoichiometry. The electrical resistivity at room temperature spreads from an order of 10^-3 Ω-cm to 10⁴ Ω-cm corresponding to the degree of excess sulphur. The Hall coefficient also spreads from an order of 10^-1 cm³/C to 10⁶ cm³/C. All the samples exhibited n-type conduction. The energy gap at 0 K was determined from the electrical measurements to be 2.2 eV. The temperature dependence of the Hall mobility and the sign of the Nernst coefficient indicate that the scattering of carriers are mainly due to the acoustic mode of lattice vibrations and the ionized impurities in the high and low temperature range, respectively. The anisotropy of the magnetoresistance effect was studied. It is suggested that the minima of the conduction band are located at points along the [100] directions in k space. The density-of-states effective mass of electrons was determined to be 0.19 m⁰ from the Seebeck and the Hall measurements. The thermal conductivity was measured from 4 K to 300 K and analysed by Callaway's formalism. Transport studies were also made on CdIn_2(1-x)Cr_2xS₄ for 0 < x ≤ 0.02. It was found that the Cr atoms substituted for In atoms produced a deep acceptor level at 0.7 eV below the conduction band. The substituted Cr ions cause resonance type phonon scatterings at about 2.5 K and about 30 K.