ELECTRICAL EFFECTS IN ADDITIVELY COLORED KCl CRYSTALS. INFLUENCE OF COLLOIDS

Résumé
De 470 à 873 K, la conductivité de cristaux de KCl de haute pureté, colorés additivement, est plus élevée que celle des cristaux non colorés. A partir de la théorie des semi-conducteurs, on peut expliquer cette conductivité à l'aide de la relation : [MATH] (1) où µ est la mobilité de l'élection, n_F le nombre de centres F par cm³. On trouve une énergie d'ionisation du centre F, E_F, de 2,08 eV. Le facteur pré-exponentiel est en bon accord avec les résultats expérimentaux. La relation (1) indique que la concentration en lacunes anioniques est déterminée par le nombre de centres F ionisés et non par un équilibre de Schottky. On pourrait expliquer les écarts à la relation précédente par la présence d'un excès de lacunes anioniques. La représentation de log σ en fonction de 10³/T fait apparaître un phénomène de précipitation quand la concentration en centres F est supérieure à 10¹⁷/cm³. Ceci est lié à l'apparition de colloïdes observés par spectrophotométrie. Dans le domaine 470-630 K, il y a apparition de colloïdes et une diminution relative de la conductivité. Dans la gamme 630-750 K, les colloïdes disparaissent et la conductivité augmente à nouveau. Néanmoins, la conductivité obéit toujours à la relation (1). Ceci semble indiquer qu'il n'y a pas d'émission thermo-ionique due aux colloïdes dans nos expériences.

Abstract
From 470 K to 873 K the conductivity of additively colored, high purity KCl crystals is found to be greater than that of uncolored crystals. From semiconductor theory it is possible to explain this conductivity using the relation : [MATH] where µ is the electron mobility, n_F is the F center concentration. The F center ionization energy E_F is found to be 2.08 eV. The preexponential factor agrees well with the measured values. It follows from (1) that the anion vacancy concentration is determined by the number of ionized F centers and not by a Schottky equilibrium. The departures to the above relation could be explained by an excess of anion vacancies. Plots of log σ vs 1 000/T show a precipitation phenomenon when the F center concentration exceeds 10¹⁷/cm³. This is related to the appearance of colloids observed by optical measurement. Over the range from 470 K to 630 K there is an appearance of colloids and a relative decrease of conductivity. Over the range from 630 K to 750 K there is a desappearance of colloids and a relative increase of conductivity. Nevertheless, the conductivity follows always the relation (1) during this process. This seems indicative of no thermionic emission due to colloids in these experiments.