SUR LE ROLE DE LA COUCHE DE BARRAGE DANS LE REDRESSEMENT ET DANS LES

PHENOMlkNES PHOTOELECTRIQUES

par W. CH. VAN GEEL Natuurkundig Laboratorium der N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken Eindhoven-Holland

Z u s a m m e n f a s s u n g

Mit Hi l fe de r neue ren T h e o r i e n fiber den A u f b a u von H a l b l e i t e r n und I s o l a t o r e n wird v e r s u c h t , die E i g e n s c h a f t e n der S p e r r s c h i c h t p h o t 0 z e l l e n zu erkl~iren. Ff i r v e r s c h i e d e n e b i sher unerk l / t r t e E r s c h e i n u n g e n wird eine Erkl / t r u n g s m 6 g l i c h k e i t angegeben .

B e h a n d e l t w e r d e n : 1. die T a t s a c h e , dass tier S p e r r s c h i c h t p h o t o e f f e k t gr6sser i s t als der

i nne re P h o t o e f f e k t ; 2. der U n t e r s c h i e d zwischen R o t g r e n z e der Spe r r sch ich tze l l e und R o t -

g renze des innei-en P h o t o e f f e k t e s ; 3. die A u s t r i t t s a r b e i t M e t a l l - D i e l e k t r i k u m ; 4. der S p e r r s c h i c h t p h o t o e f f e k t bei a n g e l e g t e r H i l f s s p a n n u n g ; 5. die T a t s a c h e , dass die P h o t o e l e k t r o n e n n u r in de r N/the der Sper r -

sch ich t f r e i g e m a c b t we rden ; 6. die A e n d e r u n g der i nne ren E n e r g i e n i v e a u s in e inem H a l b l e i t e r bei

Be l euch tung .

Introduction En g6n6ral un redresseur, de m~me qu'une cellule photo61ectrique

couche de barrage, est compos6 d'un m6tal et d'un semi-conducteur s6par6s par une couche de barrage 1) (fig. I). Si l'on applique une tension, sans 6clairer le semi-conducteur, les 61ectrons traversent le plus facilement la couche de barrage lorsque le m6tal constitue le p61e n6gatif.

Si l'on 6claire le semi-conducteur, les 61ectrons quittent celui-ci, traversent la couche de barrage et se dirigent vers le m6tal, sans que pour cela une tension auxiliaire soit n6cessaire. Si, pendant l'6clai-

l) En allemand: Sperrschicht. En anglais: Stopping layer ou blocking layer.

532 W. CH. VAN GEEL

rage, on rend la couche semi-conductrice n6gative, les ~lectrons, par suite de cette tension auxiliaire traversent en plus grand hombre la couche de barrage. Si, au contraire, on rend le m~tal n6gatif, le pas- sage des ~lectrons produits par suite de l'~clairage A travers la couche de barrage est rendu plus difficile. Avec une tension d~termin6e (m~tal n6gatif) il ne s'~chappe plus aucun 61ectron du semi-conduc- teur dans la couche de barrage; tandis qu'avec une tension n~gative plus grande la direction dans laquelle se dirigent les 61ectrons libdrds par la lumi~re est renvers~e 1).

Or, il se pr~sente dans l ' interpr6tation des ph~nom~nes constat6s avec ce genre de cellules photo~lectriques des difficult~s ~tranges. On admet en r~gle g~n~rale que l'effet photo6lectrique de la couche de

barrage est en relation avec Couche de bamage l'e~fet photo~lectrique in-

t~rieur; ainsi donc, si l 'on ~claire. le semi-conducteur,

Mdtal Semi-coaducteut, des ~lectrons sont lib~r6s

1:'16. l lesquels modifient la con- ductibilit~ de ce dernier.

D'apr~s les plus rfcentes th6ories relatives A cet effet photo6lectrique int6rieur

(-~ on s'en fait la reprfsen- tation suivante 2). Dans un Fig. 1. C o n s t i t u t i o n d ' u n e cel lule p h o t o -

61ectr ique k couche de ba r r age , m6tal, comme dans u n

semi-conducteur et 6ga- lement dans un isolant, nous pouvons remplacer le rfseau cristallin par un champ pfriodique d'fnergie potentielle. Dans ce champ se trouve un certain hombre d'fitats permis aux 61ectrons. A chacun de ces 6tats permis correspondent une 6nergie et une quantit6 de mouvement donn6es. Dans un semi-conducteur ou un isolant, des domaines d'fnergie correspondant A des mouvements possibles travers le rfseau (bandes admissibles), alternent avec des domaines d'fnergie dans lesquels l'~lectron ne peut se t rouver (bandes inad- missibles).

1) O.v. A u w e r s , H. K e r s c h b a u m . Ann. d. Phys. 7, 129, 1930. 2) A . H . W i l s o n , Proe. Roy. Soc. A 133, 458; 134, 277, I931. R . H . F o w l e r , Proe. Roy. Soe. A 140, 505, 1933; 141, 56, 1933. Phys. Zts. d.

Sovj. Un. 3, 507, 1933; Proe. Calnbr. Ph. Soe. 30, 55, 1934.

SUR LE R()LE DE LA COUCHE DE BARRAGE 5 3 3

Dans la figure 2, cette situation est repr~sent6e dans le cas d'une seule coordonn~e (r6seau lin6aire) ; clans cette m~me figure la bande sup6rieure des ~tats d'6nergie est vide. Dans ce cas nous avons A faire

un isolant. En effet, pour obtenir la conductibilitY, il serait n~cessaire qu'un 61ectron, sous l'influence d'une tension appliq.u6e, changeAt son ~nergie et sa quantit6 de mouvement, sans n6cessaire- ment changer de domaine. Or, ceci est impossible, d'apr~s le principe de P a u 1 i, dans une bande pleine d'~lectrons, parce que tous les niveaux d'~nergie possibles sont d6j A occup~s, tandis que la diff6rence d'6nergie pour passer clans la bande vide est trop grande, et que dans la bande vide il ne se trouve aucun ~lectron. Mais si la distance entre

L

Ene,,'gie

1=16.2

Bande admissible des niveaux d'dnergie (vide)

4--Bande inadmissible des niveaux d'~ne/,g.ie

~/ ' / / / / / / / / / / / / / / / / / / ;~--Bande admissible des niveaux d'~nepgie (pleine d~lectrons~

Fig. 2. D i s p o s i t i o n des n i v e a u x d ' ~ n e r g i e des 6 l e c t r o n s d a n s u n i s o l a t e u r .

la bande pleine et la bande vide est de l'ordre de kT, les ~lectrons passeront de la bande pleine dans la bande vide, par suite du mouve- ment thermique .La bande vide est devenue une bande poss6dant un petit nombre d'~lectrons. En m~me temps la substance est devenue semi-conductrice.

En g~n~ral, ceci ne s'applique qu'aux semi-conducteurs renfer- mant des impuretds. Ces impuret6s engendrent des bandes isol6es, contenant des 6lectrons, ~ faible diff4rence d'6nergie par rapport k la bande vide. La distance entre la limite sup6rieure de ces bandes isol6es et la limite inf~rieure de la bande vide est alors de l'ordre de grandeur de 0.3 volt environ (par exemple Cu20 avec 02 comme impuret6). Fig. 3.

Si l'on ~claire maintenant un tel semi-conducteur, la lumi~re transportera des ~lectrons de la bande isol~e, due aux impuret~s, dans la bande pauvre en 6lectrons. Par suite la conductibilit6 du semi-conducteur augmente; c'est ce qu'on appelle l'effet photo- ~lectrique int6rieur.

5 3 4 W. CH. VAN GEEL

L' e[/et photodectrique de la couche de barrage On a pens6 que l'effet photo61ectrique de la couche de barrage

serait aussi provoqu6 par l'effet photo61ectrique int~rieur ou que du moins il serait en relation 6troite avec lui. Ceci ne va pas sans de grandes difficult6s. Des exp6riences tr&s int6ressantes de W a i b e 1 et S c h o t t k y 1) ont montr6 que l'effet photo61ectrique de la couche de barrage peut 6tre I0 ¢ fois plus grand que l'effet photo- 61ectrique int6rieur pour le m~me 6clairage. Les m~mes savants ont trouv6 qu'avec une tension auxiliaire appliqu6e le courant photo- 61ectrique est de 100 A 1000 fois plus grand que l'~quivalent des quanta. Ces auteurs font remarquer que l'effet photo61ectrique int6- rieur ne peut probablement pas contribuer de fa~on appreciable au courant photo61ectrique de la couche de barrage. En m~me temps il

{ Ener~jie 8ande pauvre en ~Zectmns - - ~ • • • S ~W Bande /solee due aux /mpumf6s

FIE 3 y///// / / / / / / / / / / / / / / / / Bande pleine

Fig. 3. D i s p o s i t i o n des n i v e a u x d ' d n e r g i e des d l e c t r o n s d a n s u n s e m i - c o n d u c t e u r , c o n t e n a n t des i m p u r e t d s .

appert que l'effet photo61ectrique int6rieur (du moins pour Cu20) ne pr6sente aucun retard, ce qui veut dire que la variation de la conduc- tibilit6 au moment de l'6clairement se produit en l O -4 sec. 2). Par contre, l'effet photo61ectrique de la couche de barrage se produisant quand on applique une tension poss~de un certain retard.

On se heurte encore ~ une autre difficult6, lorsqu'on veut expliquer l'effet photo~lectrique de la couche de barrage ~1 l'aide de l'effet photodlectrique int6rieur. La longueur d'onde limite h laquelle com- mence l'effet photodlectrique (limite rouge) est toujours plus petite pour l'effet photo61ectrique de la couche de barrage que pour l'effet photo~lectrique intdrieur dans le semi-conducteur lui-m6me. C'est ainsi par exemple que la limite de longueur d'onde pour une cellule

1) Phys. Zts. 33, 583, 1933. 2) B. G u d d e n , Phys. Zts. 32, 829, 1931.

SUR LE R6LE DE LA COUCHE DE Bt&RRAGE 535

photo@lectrique ~ oxyde cuivreux est de 12500 • 1), tandis que celle pour l'effet int@rieur de l 'oxyde cuivreux est de 40000 A environ. I1 en est de re@me pour les cellules au s61@nium. Ce ph6nom&ne indique aussi que l'effet photo@lectrique de la couche de barrage est dill@rent de l'effet int@rieur.

Constitution d'une cellule photodlectrique &couche de barrage Nous avons d@jA indiqu6, comment on dolt se repr6senter dans un

isolant et dans un semi-conducteur les diff@rents niveaux d'@nergie 61ectroniques. Or, fl est possible d'indiquer d'apr~s la th@orie de W il- s o n comment se rangent les niveaux d'@nergie dans les diverses substances, lorsqu'un m@tal, un isolant et un semi-conducteur sont mis en contact les uns avec les autres.

La disposition des niveaux 3) est donn~e dans la figure 4. La limite sup6rieure de la r@partition de S o m m e r f e 1 d des 61ectrons dans un m6tal se trouve ~ ~gale distance entre la bande pleine et la bande vide de la couche de barrage isolante et en m~me temps A 6gale dis- tance entre la bande pauvre en 61ectrons et la bande pleine (ou la bande due aux impuret6s) du semi-conducteur.

Que va-t-fl se passer maintenant lorsqu'on ~claire le semi-conduc- teur ? Dans le semi-conducteur des @lectrons seront transport6s de la bande d'impuretds dans celle pauvre en @lectrons, mais aussi des ~lectrons seront transport~s de cette derni@re dans la bande vide de la couche de barrage, dans laquelle ils peuvent se diriger vers le m~tal. En outre, des dlectrons peuvent @tre transport~s de la bande due aux impuret6s (bande pleine) directement dans la bande vide de la couche de barrage. Nous supposons alors que sous l'influence de la lumi@re fl peut se passer deux choses. a. (effet int6rieur). La lumi~re peut influencer l'~quilibre.

61ectrons li6s -++_ 61ectrons libres + places libres vides (bande pleine) (bande pauvre en (dans la bande plei-

@lectrons) he) en faveur de la s6paration (voir fig. 4--a).

b. (effet de couche de barrage). La lumi@re peut transporter tm @lec- tron libre de la bande pauvre en @lectrons, ou un ~lectron li@ de la bande pleine due aux impuret@s, dans la bande vide de la couche de barrage. (voir fig. 4--b).

1) B. L a n g e , Naturw. 19, 525, 1931. 2) Voir aussi R. H. Fowler, Proe. Cambr. Ph. Soe. 30, 55, 1934.

536 W. CH. VAN GEEL

Cette considfiration nous permet d'expliquer, au moins qualita- tivement, les diffErents phEnom~nes mentionnEs: 1. En premier lieu il n'est pas impossible que l'effet photoElectrique

de la couche de barrage soit plus grand que l'effet intErieur. Dans ce cas, il faut admettre que la probabilitE de transition d 'un Elec- tron de la bande pauvre en Electrons ou bien de la bande due aux impuretEs du semi-conducteur ~ la bande vide de l'isolant est plus grande que la probabilitE de transition d'un Electron de la bande due aux impuretfis ~ ceUe pauvre en filectrons.

En tout cas la liberation d'un Electron est tout ~ fait diffErente

O

Energ)e

•

la l ~Part i t i ~ \ \ ~ , ~

/:70. "/ 1 M~al 1 Couche I de barrage

--I ............... 'Band,e p.auwe en 6~ I ]a ' ~lectmns

E l - - - I t . , . " , ' / , ' / / / / / I / / / / /Banae pleine o u e

aux impumt~s

Semi- conducteur

Fig. 4. Disposit ion des n iveaux d'~nergie des 61ectrons dans le cas du con tac t m6tal-couche de barrage - - semi-conducteur , sans champ appli- qu6 (le potent ie l au contac t n 'es t pas indiqu6). Les fl6ches ind iquen t les

var ia t ions d '6nergie dues k l '6clairage.

.

dans ces deux cas, de sorte qu'il est possible de donner une autre explication. I1 est Evident que la limite rouge de l'effet intErieur (d~terminEe par la distance GE, fig. 4) peut avoir une valeur toute autre que ceUe de l'effet de la couche de barrage, d6terminEe par la distance A B ou E B .

La limite rouge pour l'effet intErieur nous donne la distance GE -~ 0.3 Volt (C~20). La limite pour l'effet de la couche de bar- rage (cellule Cu20) donne la distance A B ou E B = 1 Volt. La distance entre la bande pleine et la bande vide dans la couche de

SUR LE R()LE DE LA COUCHE DE BARRAGE 537

barrage sera alors de l'ordre de 2 volts, ce qui constitue une valeur acceptable.

3. On comprend maintenant pourquoi seuls les ~lectrons lib4r4s dans le semi-conducteur A proximit4 de la couche de barrage con- tribuent ~ l'effet photo~lectrique de celle-ci; c'est ce qui r4sulte d'ailleurs des experiences tr&s connues de S c h o t t k y.

Le fait exp4rimental d'apr~s lequel la lumi~re, absorb6e dans le semi-conducteur (par ex. Cu20) et ne parvenant pas jusqu'~ la couche de barrage, ne contribue pas ~ l'effet photo~lectrique, prouve que les 41ectrons sont lib~r4s A proximit~ de la couche de barrage.

Ceci se comprend facilement avec la disposition des niveaux, telle que nous l 'avons propos4e (fig. 4). En effet, seuls les 41ectrons lib4r4s ~ proximit4 de la couche de barrage pourront p4n4trer dans celle-ci. I1 est impossible de lib4r4r un 41ectron et de lui at tr ibuer un accroisement d'4nergie A B ou E B (fig. 4) A une certaine distance de la couche de barrage, parce que cet 61ectron se trouverait alors clans un domaine d'6nergie inadmissibJe. Seuls les 41ectrons lib4r4s ~ une distance de l'ordre du parcours libre moyen, pourr.ont p6n6trer dans la bande vide de la couche de barrage.

4. D'apr~s des mesures de S c h o t t k y ex~cutdes sur les cellules oxyde cuivreux 1), il appert qu'avec une tension auxiliaire ap-

pliqu6e et l'4clairage simultan4s, il se produit des courants photo- 41ectriq.ues, qui peuvent ~tre de 100 ~ I000 lois plus grands que l'4quivalent des quanta. Or, la cellule fonctionnera, sans 6clairage comme redresseur. Le courant qui parco'urt le syst&me est un cou- rant d'4mission froide (i), qui d4pend de la tension V d'apr~s la formule i).

i = A V 2 e -mr , i = C V 312 (charge spatiale), dans laquelle pour un m~tal A =W~/(W1 + ~,) 9 ½, tandis que Wt = h2/2m(3n/8"~) 21a, off n'est le nombre des filectrons/cm 3 et q0 le travail d'extraction. B d4pend seulement de % I1 ne semble pas impossible que par suite de l'~clairage la grandeur de A ou de C change de telle fa~on que l'4mission croit aussi par l 'augmentation du nombre des 41ec- trons dans la bande AG de la fig. 4. Nous reviendrons plus loin sur ce sujet.

1) Phys. Zts. 33, 585, 1932. 2) %%'. Ch . v a n G e e l . Zts. f. Phys. 69, 765, 1931.

5 3 8 W. CH. VAN GEEL

.

Peut-~tre peut-on aussi affirmer que le travail de sortie (dans la fig. 4 c'est la diff6rence d'energie AB) est vaincu entibrement ou partiellement par l'6nergie de la lumi&re incidente. En tout cas, il semble probable que l'influence de la lumi~re se fera sentir sur l'6mission froide et que c'est 1A que doit ~tre cherch6e la cause du rendement en quanta plus grand que 1 1). Lors des mesures sur les redresseurs A oxyde cuivreux (v a n G e e 1 1. c.) il est apparu que l'intensit6 du champ (provoquant l'6mission froide) que l'on peut calculer d'apr&s l'6paisseur de la couche de barrage et la tension appliqu6e, est toujours moindre que celle que l'on calcule d'apr~s la grandeur du courant d'6mis- sion qui se produit.

Or, ce courant d'6mission d6pend de l'intensit6 du champ, de la grandeur de la surface 6mettrice et du travail d 'arrachement d'un 61ectron (~0). I1 faut donc connaitre le travail d 'arrachement d'un 61ectron q~ pour le calcul de l'intensit6 de ee champ, c.-~-d, le travail pour extraire un 61ectron du m6tal A travers le di61ectri- que. Mais comme on ne pouvait rien dire quant ~ ce travail de sortie, on a pris, pour l ' interpr6tation de mesures pr6cit6es, la m6me valeur pour le travail de sortie que darts le cas m6tal-vide (Cu-vide = 4.4 volts) ~).

A la lumi+re de plus r~centes considerations, auxquelles nous avons d~j~ fait allusion, il est possible de p6n~trer un peu plus profondement dans le probl+me de ce travail d'arrachement. Pour transporter un 61ectron du m~tal dans la di61ectrique on a besoin d'une 6nergie DC (fig. 4), 6gale ~ la moiti~ de la distance DF. Or, si comme on l 'admet souvent "~), la couche de barrage dans les cellules A oxyde cuivreux, se compose de Cu20 sans oxy- g~ne, la distance entre la limite sup6rieure de la bande pleine et la limite inf6rieure de la bande vide est 1.4 volts 4).

La difference d'6nergie DC (fig. 4) c.-A-d, le travail de sortie du m6tal pour un ~lectron est maintenant 0.7 volt.

Ainsi, on a A pr6sent un travail de sortie qui est plusieurs fois

1) LeDr. J . H . d e B o e r , a a t t i r 6 m o n a t t e n t i o n s u r l e f a i t s u i v a n t , ana loguehce qui vient 'd&tre d'6crit. Une cathode ~ oxyde, p. e une cathode. BaO est en m~me temps une photo-cathode (effet photo6lectrique ext6rieur). La cathode 6tant 6chauff6e son effet photo61ectrique est environ 1000 fois plus grand, que lorsqu'eUe est froide.

2) W. Ch. v a n G e e l , I.e. 3) F. R o t h e r , H. B o m k e . Zs.f . Ph. 81,771, 1933. 4) W.P . J u s 6 et B.W. K u r t s c h a t o w , Phys. Zts. d. Sovj. Un. 2, 4 66,1932.

SUR LE R~LE DE LA COUCHE DE BARRAGE 539

inf~rieur A celui qui est n~cessaire pour le m~tal-vide. Ainsi dis- parait une bonne partie de la diff6rence que nous avons d~jA sig- nal~e et que l'on trouvait entre l'intensit6 calcul6e et mesur6e.

La fig. 4 reproduit la situation sans champ appliqu6, ici encore le potentiel au contact n'est pas indiqu6. La fig. 5 repr6sente la situation lorsqu'on applique un champ. I1 n'est pas impossible que maintenant le travail de sortie D C soit encore davantage r6duit. En effet, comme l'a d~j~t montr~ S c h o t t k y :), la discontinuit6 de la courbe representative du potentiel s'arrondit (voir la forme indiqu6e en pointill6, fig. 5). Avec un champ de 10 6

gner~ie C

mS. 5

c

8 A

E ~//J////////////

Fig. 5. D i s p o s i t i o n des n i v e a u x d ' 6 n e r g i e d a n s le cas du c o n t a c t m 6 t a l - c o u c h e de b a r r a g e - - s e m i - c o n d u c t e u r ,

a v e c c h a m p 61ect r ique a p p l i q u 6 ( m 6 t a l nGgatif) .

volts la diminution du travail de sortie est de quelques dixi~mes de volts. Dans le cas qui nous occupe o~: le travail de sortie lui m~me n'est que de quelques dixi~mes de volts, cette diminution de q~ peut ~tre consid6rable.

Exp6rimentalement on trouve souvent des valeurs faibles pour le travail de sortie. On trouve souvent en effet, des caract6- ristiques courant-tension qu'on peut repr6senter par l'6quation i ---- A V 2 au lieu de i = A V 2 e - B / v , d'otl il r~sulte que V est grand par rapport A B; B ~tant 6.8.10-Tqo 3/2 et V ne d~passant g6n6rale-

l) Zts. f. Phys. 14, 75, 1922.

540 W. CH. VAN GEEL

.

ment pas 107 volts/cm, il s'en suit que ~ vaudra une fraction de volt. En rapport 6troit avec les consid6rations pr6c6dentes il y a en- core un probl~me important qui m6rite attention. Si l 'on met un m6tal en contact avec un semi-conducteur accusant l'effet photo- 61ectrique int6rieur, la diff6rence de potentiel au contact qui en r6sulte, change avec l'6claraige 1). I1 en est de mdme pour le pou- voir therlno61ectrique 2).

La figure 6 repr6sente la position des niveaux d'6nergie 61ec- tronique pour ce cas. Si nous appelons W] le niveau d'6nergie se t rouvant au fnilieu entre la bande pleine et la bande pauvre en 61ectrons, ce niveau se trouve A la m~me hauteur que le niveau

w . . . . . . . . . . . . . .

////I//////////~

I:.16. 5 Fig. 6. D i s p o s i t i o n des n i v e a u x d ' 6 n e r g i e d a n s le

cas du c o n t a c t m 6 t a l - s e m i - c o n d u c t e u r .

Wi dans le m6tal (limite sup6rieure de la r6partition de S o m- m e r f e l d ) .

Or, comme par l'6clairage la diff6rence de potentiel au contact et aussi le pouvoir thermo61ectrique varient, il devra se produire un changement de la position r6ciproque de Wl et de W~. Le d6- placement de W1 n'6tant pas probable c'est le d~placement de W~ que devra produire l'6clairage. Le transport d'61ectrons de la ban- de pleine ~ la bande pauvre en 61ectrons modifie donc l'emplace- ment de W}. En d'aut~es termes, plus l'on transportera d'61ec- trons dans la bande pauvre en 61ectrons, plus le semi-conducteur prendra les propri6t6s d'un m6tal et naturellement la grandeur de W~ changera.

Revenons maintenant ~ ce que nous avons dit au paragraphe 4,

1) E .H . K e n n a r d , E.O. D i e t e r i c h , Phy¢_. Rev. 9,58, 1917. 2) R.M. H o l m e s , Phys. Rev. 25,827, 1925.

SUR LA R~ LE DE LA COUCHE DE B~ARRAGE 541

.

c'est-~-dire dans le cas d'une tension appliqu@e ~ la celhile photo- @lectrique. Ici l'@clairage modifie le courant d'@mission froide, aussi bien lorsque le m@tal ou le semi-conducteur @mettent des @lectrons.

On comprend que l'@clairage moclifie l'@mission du semi-con- ducteur, parce que nous venons de voir que l'Tclairage provoque des d@placements des niveaux d'@nergie dans celui-ci.

Mais on ne voit pas bien comment l'@clairage influence l'@mis- sion du m@tal, ~ moins que l'on admette que le travail de sortie pour un @lectron du m@tal d@pend de la position r@ciproque des niveaux W~ et W~- de fig. 5. Cette hypoth~se cl'apr@s laquelle la lumi@re peut modifier le travail de sortie ne semble pas impossible du moins pour le cas du travail de transition semi-conducteur couche de barrage, vu l'exp@rience suivante. Lorsque, dans une cellule photo@lectrique ~ couche de barrage, on applique au m@tal une tension nTgative par rapport au semi-con- ducteur, le passage des @lectrons provoqu@ par l'@clairage est climinu& On peut choisir cette tension telle que l'@clairage ne pro- voque le passage cl'aucun @lectron (tension d'arr~t). Or, on s'atten- drait ~ ce que cette tension cl'arr~t soit ind@pendante de l'inten- sit@ lumineuse, mais cl@pende de la fr~quence de la lumi@re inci- dente. Cependant, tandis que les mesures de v o n A u w e r s et K e r s c h b a u m (1. c.) montrent qu'avec la cellule ~ oxyde cuivreux la tension d'arr~t ne d@pend pas beaucoup de l'intensit@ de la lumi@re, des mesures que nous avons effectu@es nous-m~me sur des cellules photoTlectriques au s~l@nium ont dTmontr@ que dans ce cas la tension d'arr~t cl@pencl fortement de l'intensit@ lumineuse. Comme l 'oxyde cuivreux pr@sente un effet photo~lec- trique int~rieur faible et que par contre celui du s@l~nium est grand, la cause de cette difference devra ~tre recherch@e clans l'effet photo@lectrique int~rieur.

En effet, lorsque l'@clairage change la position de W~ (fig. 5/, letravail n@cessaire pour transporter un ~lectron depuis le niveau d'@nergie W~., A travers la couche de barrage, vers le m@tal (niveau Wi) doit changer aussi. Ce travail de sortie diminue, parce qu'il faut augmenter la tension cl'arr~t quand l'intensit@ de la lumi@re croit.

Le travail de sortie d@pend clonc de l'intensit@ lumineuse. II n'est pas impossible que le m@me cas se pr~sente du c6t@ du

5 4 2 W. CH. VAN GE E L

m&al, ou bien qu'il existe une relation entre les deux travaux de sortie, du c6t6 du m~tal et du c6tfi du semi-conducteur.

Enfin, nous ferons encore observer que, dans cet article, nous avons laissfi hors de consid~ration: 1 °. l'effet photo6lectrique du m&al ~ ta limite m6tal-couche de bar-

rage, et 2 °. l'influence du champ et de l'&lairage sur les places libres (holes)

(voir F o w l e r , 1. c.).

Rgsumd Dans cet article on fait une tentative pour expliquer les faits ex-

p~rimentaux connus au sujet des redresseurs et des cellules photo- filectriques/t l'aide des rficentes th6ories concernant le semi-conduc- teur et l'isolant.

Le r6sultat n'est que qualitatif par suite du manque de donn~es relatives aux constantes des matfiriaux (par ex. la diff6rence d'6ner- gie entre la bande pleine et la bande vide de la couche de barrage). On constate aussi que la th~orie des semi-conducteurs dans sa forme actueUe ne peut expliquer les ph6nom+nes se produisant pendant l'illumination. "

De m~me on ignore la valeur de i'fimission froide pour un semi- conducteur. On attire aussi l 'attention sur quelques probl~mes qui jouent un r6te dans le redressement et dans les ph~nom~nes photo- filectriques et en m~me temps on indique oh se cachent les diffi- cult6s.

Eindhoven, le 21 mars 1934.