Séléniure de plomb

Le séléniure de plomb est un matériau thermoélectrique, dont les propriétés pourraient être meilleures que celles du tellurure de plomb(II) PbTe^{[11],[12],[13],[14]}. C'est l'un des premiers matériaux identifié comme étant sensible aux rayonnements infrarouges et utilisé pour des applications militaires. Les premières recherches de cette nature ont été menées dans les années 1930 et les premiers équipements fonctionnels tirant partie de ce matériau ont été produits pendant et juste après la Seconde Guerre mondiale en Allemagne, au Royaume-Uni et aux États-Unis. Il est depuis couramment employé dans les photodétecteurs infrarouges destinés à diverses applications, par exemple les spectromètres pour la détection de gaz et de flammes, ou encore les mèches infrarouges pour les munitions d'artillerie ou le repérage infrarouge passif (PIC).

Le séléniure de plomb est capable de détecter un rayonnement infrarouge dans la fenêtre infrarouge moyenne (MWIR), précisément de 1,5 à 5,2 µm, voire jusqu'à 6 µm dans certaines conditions. Il présente une détectivité élevée à température ambiante (fonctionnement non refroidi) ainsi qu'un temps de réponse très bref, ce qui en fait un bon matériau pour l'imagerie infrarouge rapide et bon marché^[15].

Le séléniure de plomb est un matériau photoconducteur. Son mécanisme de détection repose sur la modification de la conductivité électrique d'une couche mince polycristalline lorsqu'elle absorbe un photon. L'absorption de tels photons fait passer des électrons de la bande de valence du matériau semiconducteur à sa bande de conduction. Si le détail des mécanismes à l'origine des propriétés intéressantes de ce matériau n'est pas encore pleinement élucidé, on pense que sa nature polycristalline, outre le matériau lui-même, joue un rôle central pour limiter l'effet Auger et le courant d'obscurité dans ces composants, en relation avec la présence de nombreuses zones désertées le long des joints de grains et des barrières de potentiel dans les couches minces molycristallines.

On emploie traditionnellement deux méthodes principales.

Également appelée dépôt en bain chimique (CBD), c'est la méthode standard de production de ces composants^[16]. Développée aux États-Unis dans les années 1960, elle repose sur la précipitation du chalcogénure métallique sur un substrat dans une solution contrôlée de sélénourée Se=C(NH₂)₂, d'acétate de plomb(II) Pb(CH₃COO)₂, d'iodure de potassium KI et d'autres composés. Cette méthode est encore employée pour la production de détecteurs infrarouges au séléniure de plomb. Les limitations de cette méthode contraignent la taille maximum des détecteurs PbSe produits de cette manière à un réseau de 1 × 256 éléments.

Cette méthode a été développée en Espagne au début du siècle^[17] et repose sur la déposition de la couche active à partir de précurseurs sublimés, suivie par des traitements thermiques particuliers. L'avantage de cette méthode par rapport à la précédente est d'assurer la compatibilité avec les substrats et de pouvoir produire des composants à structure complexe tout en maîtrisant les coûts^[18].

La technique de dépôt employée dans le cas particulier des photodétecteurs à boîte quantique PbSe est généralement l'enduction centrifuge^[19].

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