Brevet FR2027176A1 — publié le 19700925

6$ 418Sé 1 2027176 ! L'oscillateur Gunn est constitué par un corps semiconducteur relié à une charge et une source de tension. Le semiconducteur est un alliage de gallium, d'indium et d'antimoine, qui présente une conductivité négative de masse, due au transfert entre-creux, à la température ambiante. Le champ critique du semi-5 conducteur, en ce qui concerne l'effet de conductivité négative de masse, peut être aussi basse que 500 volts par centimètre. Le circuit oscillant peut fonctionner selon divers modes. Le composition de l'alliage peut être modifiée, afin de fournir la structure d'énergie la mieux appropriée à un mode particulier, de m§me qu'à une application particulière, par exemple: sortie de faible ou gran 3Q . de puissance, pour lesquels le dispositif doit être utilisé. L'invention est relative aux dispositifs semiconducteurs à effet de masse, et, plus particulièrement, aux oscillateurs haute fréquence, dans lesquels les oscillations produites proviennent d'une conductivité négative de masse, d'un corps semiconducteur . Les oscillateurs n'exigent pas, pour fonctionner, une ^5 jonction, à l'intérieur du corps semiconducteur, ni la production, dans ledit corps, de porteurs minoritaires, introduits par injection ou par avalanche. Au contraire, la conductivité négative de masse est un effet de porteur de type unique, qui peut être obtenu dans un corps de matériau semiconducteur, d'un type de conductivité unique. Les oscillateurs sont du type, dénommé, de façon généra-^ 20 le "oscillateurs de Gunn", et peuvent être mis en fonctionnement selon n'importe I lequel des multiples modes de fonctionnement particulier aux dits oscillateurs. La présente invention concerne des oscillateurs du type dans lequel le matériau semiconducteur est un alliage, ou une solution solide, de deux composants, qui sont de préférence, Ga^In^_^Sb. 25 La littérature spécialisée abonde en descriptions de dispositifs de l'art antérieur, auxquelles il est judicieux de se reporter, en ce qui concerne les oscillateurs de Gunn, en général, et leurs divers modes de fonctionnement, en particulier. Celui qui devait donner son nom à ce type d'oscillateurs est l'auteur d'une partie de ces desciptions, cependant que des études d'applications, 30 telles que l'étude théorique d'une diode de Gunn dans un circuit résonnant, ou, encore, l'étude des oscillations de micro-ondes dans les alliages de GaAs^^, et des descriptions des réalisations de l'art antérieur des alliages ou des solutions solides à composants III - V, ont été faites par d'autres auteurs, qu'il convient de consulter, particulièrement, là ou leur attention se porte sur la 35 mobilité des porteurs de charge par rapport à la masse effective des électrons, dans les alliages de Sn - Ga ou de Sn - In et où l'étude concerne les alliages à composants multiples. Ainsi qu'il ressort de l'étude des descriptions de l'art antérieur, telles qu'elles sont indiquées ci-dessus, des oscillateurs de Gunn ont été utilisés 40 dont le semiconducteur actif était constitué par une pluralité de matériaux di 69 41856 2 2027176 vers, parmi lesquels : GaAs, InP, Ge et GaAs^^. Ces dispositifs ont fonctionné selon une pluralité de modes différents, parmi lesquels les plus utilisés ont été le mode a temps de transit, le domaine anorti, et ce que l'on est convenu de dénommer "le mode à accumulation de charge d'espace limitée" tACLJ. De 5 plus, ainsi qu'il ressort des exemples de l'art antérieur évoqués ci-dessus, des recherches scientifiques fondamentales ont été effectuées sur une pluralité dàlliages comportant des composants III-V, et certains alliages ont également été utilisés dans des dispositifs électroluminescents. Néanmoins, le matériau qui est actuellement utilisé presque exclusivement iO dans les oscillateurs de ce type est l'arséniure de gallium» Ces oscillateurs se sont révélés offrir des avantages significatifs, si on les compare à d'autres types dbscillateurs à micro-ondes, mais il subsiste toujours des limitations dans les domaines du rendement de puissance de l'efficacité de fonctionnement* du fonctionnement en onde continue, du champ électrique de seuil élevé, et de 35 la dissipation calorique. De plus, l'arséniure de gallium est doté d'un point de fusion relativement élevé, ce qui rend quelque peu difficiles quelques unes des étapes dé fabrication indispensables, telles que la constitution de contacta ohmiques. Bien que les caractéristiques des oscillateurs en arséniure de gallium peuvent être ajustées à divers modes de fonctionnement- en agissant sur des pq-20 ramètres tels que la longueur* le niveau de dopage et la géométrie, la structure de bande électronique du matériau reste la même. De la sorte, le transfert de creux à creux, qui fournit la conductivité de masse, implique toujours la m8me énergie et la structure électronique des différents creux est toujours la même. Conformément aux principe de la présente invention, des dispositifs semicon-25 ducteurs, à effet de masse, sont fournis, qui sont dotés de champs limites, ou champ de seuil, très bas, d'une grande mobilité des électrons de la bande de conduction dans les creux de conduction de faible énergie et, d'une faible mobilité des électrons, dans les creux de la bande de conduction de haute énergie; et, ce qui est d'une égale importance, ces paramètres, ainsi que d'autres paua-30 mètres, peuvent être ajustés, afin de répondre aux exiggDces! de l'application particulière et du mode de fonctionnement de chaque dispositif. Ces avantages, et d'autres, qui deviendront évidents avec les progrès de la présente description, sont obtenus, en utilisant, dans le dispositif semiconducteur actif de l'oscillateur, un matériau allié doté d'une structure de bande d'énergie dont 35 il a été découvert qu'elle convenait de façon idéale aux transformations d'énergie nécessaires au fonctionnement du dispositif. De façon plus précise, l'alliage préféré est une solution solide de InSb et de GaSb, et il est représenté par Ga^n^Sb, A la température ambiante et en l'abscence de contraintes, ni,InSb, ni GaSb n'ont présenté, à l'observation, le 40 type de conductivité négative de masse qui est nécessaire pour réaliser des 69 41856 3 2027176 oscillateurs à micro-ondes du type auquel s'attache cette invention. Le InSb à une structure de bande d'énergie dans laquelle l'intervalle d'énergie E_, entre la bande de valence et le minimum de bande de conduction le plus bas, ou creux, est inférieur à la différence d'énergie E^ entre le creux d'énergie de bande de 5 conduction le plus bas, et les creux de bande de conduction qui lui sont immédiatement supérieurs, et entre' lesquels les porteurs majoritaires doivent transfér rer, afin de fournir la conductivité de masse négative prononcée indispensable aux oscillations. Ou fait que est inférieur à E^, ce qui signifie que l'intervalle d'énergie est inférieur à l'énergie de transfert entre creux, une ten-1Q sion (un champ) appliquée, qui est assez grande pour transférer les électrons entre les creux, et également beaucoup plus grande que la tension exigée pour le processus d'avalanche et ce dernier processus est réalisé aux dépends du premier. Bien que GaSb soit doté du type voulu de structure d'énergie, E_ est beau- b coup, plus grand que EQ, il est favorable à un transfert entre-creux efficace, 15 ce matériau possède une faible mobilité, et son énergie entre-creux, EQ, est si réduite, qu'un réchauffement normal, même imputable à l'ambiance, transfère les électrons. Ces facteurs, combinés avec des problèmes métallurgiques probar bles, relatifs au matériau, le rendent impropre à l'emploi en tant que semiconducteur à résistance négative de masse. 20 En combinant ces deux composants dans des proportions correctes, pour en faire une solution solide alliée, les paramètres séduisants de chacun d'eux peuvent, dans une large mesure, offrir leurs avantages, afin de fournir des dispositifs semiconducteurs à effet de masse. Plus particulièrement, si l'on considère que le matériau est représenté par GavIn Sb, l'alliage s'accroît en galli- X 1 -x 25 um lorsque x croit de 0 à 1,0, L'alliage InSb Cx=o) n'est, bien 'errtendu, pas un matériau à conductivité négative de masse; mais, lorsque x croît, l'intervalle dénergie E_ croît aussi, et l'énergie de transfert entre-creux E , décroît. G LJ Du fait de la structure d'énergie, la valeur E_ s'accroît, et la valeur de E_. b U décroît. Il en résulte que, pour une valeur de x égale, approximativement, à 30 0,35, Eg est égal à EQ, et, lorsque x est augmenté au-delà de cette valeur, le rapport de E^ avec E^ devient plus grand. En même temps, lorsque x s'accroît, la mobilité des porteurs, dans la bande de conduction à basse énergie, décroît. En régissant les proportions des composants de l'alliage, le matériau peut être rendu apte à présenter les caractéristiques adéquates à un mode particulier 35 de fonctionnement. C'est ainsi que, pour les modes de fonctionnement à basse puissance, à haute fréquence, à transit de domaine, un alliage sera préféré, qui sera moins riche en gallium, que l'alliage utilisé pour un type de mode de fonctionnement à transit de domaine à grande puissance, Dans le cas de modes tels-que le mode ACL, où la consitution du domaine est interrompue et éteinte 40 avant qu'elle puisse atteindre une valeur de champ élevée, des alliages moins 69 41856 4 2027176 riches en gallium sont préférés. Une autre propriété de ce système d'alliage, et de systèmes similaires, est que, du fait que l'intervalle d'énergie Eg est bas, le point de fusion est également abas, et ceci se traduit par une réduction des problèmes de métallur-5 gie, à la fois dans la préparation du matériau, et dans la préparation des dispositifs issus du matériau. Par exemple, le matériau possède un point de fusion inférieur à 650°C, et il peut aisément être muni de contacts ohmiques par des techniques d'alliage simples. Un objet de la présente invention est, en conséquence, de fournir des dispo-10 sitifs à conductivité négative de masse, améliorés. Un autre objet, plus particulier, de l'invention, est de fournir des oscillateurs du type à "effet Gunn", améliorés. Un autre objet de l'invention est de fournir des oscillateurs semiconducteurs,à effet de masse,améliorés, dans lesquels les oscillations sont obtenues, 15 à des champs de seuil très bas. Un autre objet de la présente invention est, encore, de fournir des oscillateurs semiconducteurs à effet de masse, dans lesquels les caractéristiques du matériau du semiconducteur répondent de très près à celles exigées par l'application spéciale et par le mode de fonctionnement du dispositif. 20 Un autre objet, est de fournir des dispositifs semiconducteurs à effet de masse, améliorés, et, en particulier, des oscillateurs à micro-ondes, qui peuvent être fabriqués avec des caractéristiques reproductibles. Un autre objet de l'invention est de fournir des dispositifs semiconducteuis à effet de masse, améliorés, et, en particulier, des oscillateurs à micro-ondes, 25 en utilisant, comme semiconducteur actif, un matériau doté d'un faible intervalle d'énergie. Un autre objet de l'invention est, enfin, de fournir des dispositifs semiconducteurs à effet de masse, améliorés, et, en particulier, des oscillateurs à micro-ondes, en utilisant, comme semiconducteurs actifs, des alliages, préparés 30 pour optimiser les paramètres nécessaires à l'accomplissement du meilleur fonctionnement du dispositif. Ce qui précède et les autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention, ressortiront de la description suivante, de réalisations préférées de l'invention, telle qu'elle est illustrée dans les dessins joints. 35 Dans les dessins: La figure 1 est une représentation, partiellement schématique, d'un circuit oscillant à micro-ondes. La figure 1A est une représentation, partiellement schématique, d'un type éventuel de charge, pour le circuit de la figure 1. 40 La figure 2 est un relevé graphique des énergies des creux de la bande de 69 41856 5 2027176 conduction dans le système allié Ga In„ Sb, x 1-x La figure 3 est une représentation graphique de la mobilité des électrons de la bande de conduction, dans le creux de plus faible énergie, dans le système allié Ga In. Sb. x 1-x 5 La figure 4 est une représentation graphique de la structure et de la posi tion énergétique de creux de bande de conduction, celui de plus faible énergie et le suivant, par rapport à la bande de valence, pour diverses compositions du système allié Ga In._„Sb, X • "O La figure 5 est une représentation schématique de l'appareil horizontal de 10 fusion par zone utilisé dans la préparation de l'alliage. La figure 6 est une courbe, mettant en relation l'intervalle d'énergie, et d'autres paramètres, avec un.barreau préparé dans l'appareil horizontal de fusion par zone de la figure 5, Les figures 7, B, 9, 10 et 11 sont des courbes, représentant les énergies 15 des creux de la bande de conduction pour les systèmes alliés Al In^_ Sb, PxSb1-xIn' PxAs1-xIn' GaxIn1-xAs' et AlxIn1-xAs* Le circuit oscillant, représenté schématiquement dans la figure 1, comprend une source de tension 10, une charge de sortie 12, et un dispositif semiconducteur, 14. Le dispositif semiconducteur 14 est constitué par un corps de matériau 15 3 20 semiconducteur 14A, qui est légèrement du type N (environ 10 porteurs par cm ) auquel sont reliés deux contacts 16 et 18, Les contacts sont connectés par un procédé délliage et les zones alliées pénètrent, en fait, légèrement, dans les extrémités opposées du corps semiconducteur 14A afin de constituer des contacts ohmiques avec ledit corps. Dans le fonctionnement, la source de tension 10, sous 25 la commande diïn signal appliqué à 10A, applique une tension, qui traverse la charge reliée 12 et le dispositif semiconducteur 14. Cette tension est suffisante pour provoquer le dépassement d'un champ de seuil E^, marquant la limite de la conductivité négative de masse, dans le corps semiconducteur 14A, et des oscillations sont produites, qui traversent ce corps et la charge 12. La tension, 30 nécessaire à appliquer au dispositif 14, afin de provoquer le dépassement du champ de seuil Ej, est dénommée la tension de seuil V^. Le mécanisme, qui assume la conductivité négative de masse, est un transfert des électrons de la bande de conduction, qui, dans le corps 14A, passent du creux d'énergie de la bande de conduction, où ils résident normalement en 35 lébsence de l'application d'un champ dans un creux de plus haute énergie. Le matériau semiconducteur est choisi pour comprendre de tels creux, et plus particulièrement, pour réaliser la conductivité négative désirée.La mobilité des porteurs dans le creux de basse énergie, est beaucoup plus élevée qu'elle ne l'est dans les creux de haute énergie. C'est cette modification de la mobilité qui 40 produit la caractéristique de conductivité négative. Le circuit de la figure 1 41856 B 2027176 peut être utilisé dans un mode dénommé "à temps de transit", et, dans ce cas, la fréquence des oscillations est en rapport avec la longueur du corps 14A entre les contacts ohmiques. Dans ce mode de fonctionnement, la conductivité de masse négative provoque la nucléation d'un domaine de champ élevée, dans le 5 corps 14A, à proximité de la borne de cathode, qui est la connexion ohmique 16, reliée à la borne négative de la source de tension 10. Ce domaine de champ élevé, consitué lorsque la tension de seuil est dépassée, se propage dans le corps, aussi longtemps que la tension est maintenue au-dessus d'une tension de maintien de domaine Vg, jusqu'à ce qu'il atteigne la borne d'anode 16, où il 10 est détruit. Un nouveau domaine constitue alors un noyau à la borne de cathode 16, et les processus de nucléation, de propagation et d'extinction se poursuivent . Le corps semiconducteur présente une résistance plus élevée, pendant les processus de nucléation et de propagation de domaine, que lorsqu'aucun domaine 15 n'est présent, et, en conséquence, les oscillations de courant et de tension désirées sont produites, dans le dispositif et dans la charge 12, La fréquence de ces oscillations dépasse généralement 10 périodes/sec. Dans le mode de transit de domaine décrit, la charge 12 peut être une résistance, ou elle peut être un circuit d'accord, correspondant à la fréquence de temps de transit du corps 20 14. Une charge de circuit d'accord 12, de ce type, est représentée schématique-ment dans la figure 1A. La charge n'a pas besoin d'être constituée par des éléments distincts, et elle peut être une cavité ou un guide-ondes qui contient, soit entièrement, soit partiellement, le dispositif semiconducteur 14 et est couplée électromagnétiquement au dispositif. 25 Une charge de circuit d'accord de sortie est également utilisée, lorsque l'oscillateur est utilisé dans un domaine amorti ou dans le mode ACL. Dans ces applications, la fréquence des oscillations est commandée par la fréquence du circuit d'accord, qui est plus élevée que la fréquence du temps de transit. L'impédance de la charge est suffisamment élevée, pour que les oscillations de la 3Û tension abaissent la tension, dans le dispositif semiconducteur, au-dessous du niveau nécessaire au maintien des processus de nucléation et de propagation, et, ceci, en un temps inférieur au temps de transit. Selon la hauteur de la fréquence du circuit d'accord par rapport à celle de la fréquence de temps de transit, le domaine peut être amorti après qu'il se soit consitué en noyau et qu'il se 35 soit partiellement propagé dans le dispositif, ou, encore, le domaine peut être amorti avant qu'il ait atteint sa taille maximum. En fait, la propagation du domaine commence, dès que le processus de nucléation commence, et le domaine poursuit sa croissance et sa propagation, en même temps, La taille maximum que le domaine peut atteindre, et le temps nécessaire pour atteindre cette taille, 40 sont en rapport avec les propriétés du matériau et avec ce que l'on dénomme le 69 41856 7 2027176 produit NL du dispositif, où N représente le nombre d'électrons de la bande de conductions, et L la longueur du dispositif entre les contacts 16 et 18. Les modes ACL et à domaine amorti peuvent fournir des fréquences plus élevées, et des rendements en puissance supérieurs à ceux du mode à temps de transit. 5 Dans la réalisation préférée de la présente invention, le dispositif semi conducteur 14 est constitué par un alliage de gallium, d'indium et d'antimoine : Ga^In^^Sb, Les caractéristiques de ce matériau, des plus importantes pour la compréhension de cette invention, sont représentées dans les figures 2, 3 et 4. □ans la figure 2, deux courbes 20 et 22 représentent, respectivement, l'é-1Q nergie en électron-volts, pour le creux de bande de conduction direct et de plus basse énergie (courbe 20} et l'énergie pour le creux indirect suivant, de plus haute énergie (courbe 22) pour la totalité du système allié Ga^In^ xsb. Les valeurs d'énergie de la figure 2 sont relevées par rapport à l'énergie de la bande de valence. Ainsi, l'énergie maximum de la bande de valence, pour servir les 15 fins de cette courbe, est considérée comme étant zéro, et les valeurs d'énergie représentées sont des énergies au-dessus de la bande de valence. Dans la figure 3, une courbe 24 représente la mobilité des électrons dans le creux le plus bas de la bande de conduction, pour la totalité du système allié. Dans les deux figures (la figure 2 et la figure 3), les courbes 20, 22 et 24 sont dessinées sous 20 la forme de courbes en trait épais, afin d'insister sur le fait que des valeurs j précises, d'énergie et de mobilité, dans la totalité du système allié, sont difficiles à mesurer et, peuvent varier quelque peu, d'un échantillon à l'autre, ou selon le procédé de mesures. Néanmoins, les dites courbes représentent un relevé des caractéristiques de la meilleure façon possible, fondé sur les données expé-25 rimentales et théoriques actuellement disponibles. De plus, dans la figure 2, l'on remarquera deux représentations, figurées par des lignes droites en pointillés, 20x et 22x, du type utilisé,, de façon générale, pour illustrer les caractéristiques de systèmes alliés de ce type. La figure 4 représente, en fait, six courbes, dont chacune correspond à la 30 structure de la bande de valence et de la bande de conduction, pour une valeur particulière de x, c'est à dire, pour une composition particulière de l'alliage. Lorsque x = o, aucun gallium n'est présent, et le matériau est InSb. Lorsque x = 1,0, aucun indium n'est présent, et le matériau est GaSb. Les composants, GaSb et InSb, sont les deux matériaux de départ pour le système allié. Les cour-35 bes d'énergie de la figure 4 pour x = 0 (InSb) et pour x = 1 (GaSb) sont utiles à la meilleure compréhension du phénomène impliqué dans le transfert entre-creux nécessaire à la conductivité négative de masse, et des raisons expliquant pourquoi ces deux composants n'ont pas été considérés comme constituant de bons matériaux à effet Gunn. 40 Si nous considérons d'abord le composant InSb (x = 0), les maxima de bande 41856 8 2027176 de valence sont représentés par les deux courbes de profil général parabolique, 26A. L'énergie maximum de la bande de valence est considérée comme correspondant au point d'énergie zéro de la courbe. Le creux inférieur de la bande de conduction est représenté par 20A, et, du fait que InSb est un matériau à intervalle g direct, cette bande est alignée avec la bande de valence. L'énergie la plus faible, pour le creux 20A, au-dessus de la bande de valence, correspond, ainsi que le. montre la figure, approximativement, à la valeur de 0,18 électron-volts, et ceci est la valeur qui apparait à l'intersection de la courbe 20 et de l'ordonnée de gauche, dans la figure 2. Cette valeur représente l'intervalle d'énergie 10 ma^®r^au- La différence d'énergie, entre l'énergie minimum des électrons dans le creux de bande de conduction 20A, et des électrons, dans le creux plus élevé et immédiatement suivant 22A, de la bande de conduction, est, approximativement de 0,32 électron-volts, Cette différence est dénommé "énergie de transfert entre-creux, E^", Il existe dans la réalité, une pluralité de creux équi-15 valents, 22A, dans le InSb, mais dans cette courbe, comme dans les autres, un seul des dits creux a été représenté. Afin de réaliser le transfert entre-creux, à partir du creux de basse énergie 20, dans lequel les électrons résident normalement, vers le creux d'énergie supérieur 22A, une énergie suffisante doit être impartie aux électrons, par le 20 champ électrique appliqué, afin de les arracher à l'énergie de creux inférieur (0,16 électron-volt environ) pour les élever au niveau d'énergie du creux supérieur (0,50 eV environ approximativement). Néanmoins, du fait que la différence d'énergie de 0,32 V est plus grande que l'intervalle d'énergie E^, lorsque le champ est appliqué afin d'appliquer une énergie supérieure à E_, aux ëlec-25 trons du creux 20A, cette énergie des dits électrons "chauds", est transférée grâce au déplacement des électrons hors de la bande de valence 26A dans le creux de bande de conduction 20A, produisant ainsi des couples trou-électrons, une ionisation d'impact, et une avalanche. En conséquence, il n'est pas possible de produire efficacement un transfert entre-creux suffisant, entre les 30 creux 20A et 22A, pour obtenir le type désiré-de conductivité négative de masse. Ainsi quïl a été établi ci-dessus, la modification de la conductivité provient du fait que les électrons, dans la bande d'énergie 20A, sont doté d'une plus grande mobilité (d'une masse moindre) que les électrons de la bande d'énerr gie plus élevée 22A. Dans la figure 4, le profil des courbes paraboliques 20A 35 et 22A représente la masse et la mobilité des électrons dans ces creux. Plus la mobilité des électrons est élevée, plus abrupte est la courbe parabolique correspondant au creux. Ainsi, la courbe du creux 20A est extrêmement abrupte (grai de mobilité) et celle du creux 22A est aplatie (faible mobilité). Si l'on considère plus avant la question de ce seul point de vue, à savoir ; la grande mobi-40 lité dans le creux de basse énergie, et la grande modification de mobilité 69 41856 9 2027176 lorsque las électrons doivent être transférés dans le creux de plus haute énergie, le InSb possède une structure de mobilité et d'énergie avantageuse. La différence, dans la mobilité réalisable, permet de mesurer la modification de la conductibilité disponible. Le champ de seuil nécessaire à effectuer le transfert 5 depuis le creux de basse énergie, au creux de haute énergie, est en rapport, à la fois, avec la mobilité des électrons dans le creux de basse énergie, et avec la différence d'énergie EQ, entre les dits creux. Le champ de seuil peut être diminué, à la fois, en diminuant E^ et en accroissant la mobilité. Néanmoins, le processus total est gouverné par l'intervalle d'énergie E_ du matériau, et b 10 ledit processus peut êtreempêché de se produire, comme c'est le cas avec le InSb, ou modifié, ou interrompu, si les champs, à l'intérieur du matériau, sont suffisants pour provoquer une ionisation d'impact. GaSb, ainsi que le montrent les courbes de la figure 4, pour x = 1,0 présente l'autre cas extrême. Dans ce matériau, l'intervalle d'énergie E_, entre b 15 la bande de valence 26A et la tension d'énergie directe 20F est très grande t0,73 environ) et l'énergie de transfert entre-creux EQ (creux 20F à creux 22F) est très petite (0,07 eV). Néanmoins, la mobilité des électrons normaux, dans le creux 20F est très réduite, de telle sorte que, même étant donné la faible valeur de EQ, un champ électrique relativement élevé est nécessaire pour provoquer 20 un transfert entre-creux d'un nombre appréciable d'électrons. En second lieu, i et ceci semble contradictoire, la valeur EQ est si petite (0,07 environ) que, même à la température ambiante, il existe un échauffement suffisant des électrons, pour que quelques uns soient assez "chaud" pour être transférés dans le creux supérieur 22F, même en l'absence d'un champ appliqué. L'agitation thermi-25 que varie avec la température, et sa mesure courante est (KT), où k est la constante de Boltzman et T, la température. A la température ambiante, kT correspond environ à 0,025 eV. Un matériau utilisé dans ce type d'application, doit avoir une énergie entre-creux, EQ, de 4kT, au moins. Pour les raisons ci-dessus, et pour d'autres problèmes de métallurgie rencontrés avec le GaSb, ce corps 30 ne s'est pas avéré présenter des oscillations du type Gunn, Les valeurs correspondant à Eç, EQ et à la mobilité, des diverses compositions du sytème allié, sont représentées, de façon générale, par les courbes 20 et 22 de la figure 2 et 24 de la figure 3. Dans ces courbes, de même que dans les courbes des creux de bande de conduction 20A à 20F, et, 22A à 22F, de la fi-35 gure 4, il apparaît que lorsque x est modifié, c'est à dire la quantité de gallium présente dans la composition, les paramètres suivants sont modifiés: a) E„ s'accroît avec l'accroissement de la proportion de Gaj G b) Ep décroît avec l'accroissement de la proportion de Gaj C) E_ est inférieur à En pour les valeurs de x situées au-dessous de 0,35 G □ 40 approximativement! 69 41856 10 2027176 d) Eg est supérieur à E^ pour les valeurs de x au-dessus de 0,35 approximativement, e) la mobilité décroît avec l'accroissement de xj f) la valeur de EQ est inférieure à 4 kT (température ambiante) pour les 5 valeurs de x situées approximativement au-dessus de 0,90, et est supérieure à 4 kT pour les valeurs de x situées approximativement au-dessous de 0,90. En conséquence, la gamme des compositions du système allié Ga In. Sb, qui x 1 -x répond aux conditions mlnima d'un fonctionnement satisfaisant de l'oscillateur, correspond aux valeurs de x comprises entre 0,35 approximativement et 0,90 ap-10 proximativement. Néanmoins, la composition particulière, qui est employée peut être sélectionnée conformément à l'exigence qui caractérise le dispositif du fait, de son application particulière et du mode dans lequel il doit être utilisé. Ainsi, par exemple, lorsqu'un dispositif doit être mis en fonctionnement à grande puissance, dans un mode de transit, un champ très élevé est produit à l'inté-15 rieur du domaine. Ce champ très élevé peut produire une ionisation, qui peut se révéler assez importante pour interrompre les opérations, et, s'il n'atteint pa3 cette importance, il peut être assez grand pour altérer les caractéristiques de lûnde de sortie. En conséquence, dans le temps de fonctionnement en transit de domaine, les plus faibles valeurs de x, dans la gamme ci-dessus, doivent être 20 évitées, du fait que, pour les valeurs de x situées entre 0,35 et 0,50 approximativement, la valeur de En n'est inférieure que de très peu à la valeur E_. U G De préférence, pour l'alliage, Eg doit être, au moins plus grand de 10% que EQ. Il en va de même, là où des rendements à très grande puissance sont exigés, et où une charge à grande impédance est utilisée avec le dispositif. Ces paramè-25 très d'application régissent, dans une certaine mesure, la taille du domaine qui est produit dans le dispositif et l'intensité maximum de champ, qui est at* teinte. Inversement, là où seulement des domaines de petite taille sont constitués en noyau, et où des rendements de faible puissance sont exigés, il est possible 30 d'opérer dans les portions inférieures de la gamme d'alliages, Il en va de même en ce qui concerne le mode de domaine amorti et le mode ACL, si la fréquence de fonctionnement est suffisamment élevée pour que la croissance du domaine soit interrompue avant que le domaine ait atteint une grande dimension. Dans ce mode de fonctionnement, même malgré le fait que de hauts rendements de puissance 35 soient obtenus, et que des oscillations de tension à grande échelle soient produites dans le dispositif, les champs maxima, rencontrés, sont inférieurs à ceux des cas où la nucléation d'un domaine vaste est permise, et, les très grands champs électriques sont produits à l'intérieur dudit domaine. Il ressort des courbes que la mobilité décroît lorsque x s'accroît. Sur 40 cette base, l'on serait porté à croire à l'accroissement du champ de seuil 41856 n 2027176 lorsque les champs de x s'accroissent. Or, en même temps, l'énergie de transfert entre-creux, EQ, décroit avec l'accroissement de x, de telle sorte que le champ de seuil ne varie pas, comme l'on pourrait s'y attendre, à partir de la seule variation de mobilité. Néanmoins, dans tous les cas, la valeur de seuil est 5 bien inférieure à celles qui avaient été réalisées, jusqu'à ce jour, dans des oscillateurs semiconducteurs de ce type. De nombreux dispositifs ont fonctionné avec des champs de seuil inférieurs à 1000 volts par cm; des dispositifs individuels ont été fabriqués, comportant des champs de seuil de 350 volts par cm; et le champ de seuil typique, observé est, approximativement de 500 volts par cm. 10 Le matériau allié, dans lequel les oscillateurs à micro-ondes ont été fa briqués a été préparé grâce à un procédé de nivellement de zone horizontal qui sera décrit ci-après. Le barreau d'alliage a été préparé en mélangeant les composants dans leur rapport atomique : une partie de gallium, et deux parties d'antimoine . Les trois composants ont été disposés dans un creuset horizontal ^5 dans un four, puis fondus sous vide. Le four a alors été éteint, et le matériau refroidi par trempe. Le barreau solidifié résultant a été, alors décapé dans une solution de 3 HNOg/ 1HF/6H20. Après le décapage, le barreau a été disposé dans un second creuset, d'une longueur approximative de 14 cm, dans lequel le vide fut alors fait, et qui fut 20 ensuite scellé sous une pression de 3/4 d'atmosphère d'argon, Le creuset, ainsi scellé, a été alors placé dans un appareil de nivellement de zone horizontal, qui est schématiquement représenté dans la figure 5, Dans la dite figure, le creuset scellé est représenté par 50, et ce creuset est monté sur une -labié mobjlB. représentée de façon générale par 52. Un générateur de RF, 53, qui est fixe, est. 25 positionné au-dessus de la table sur laquelle le creuset est transporté. La table est, tout d'abord, déplacée vers la gauche, ainsi que le représente la figure, afin de déplacer le barreau horizontalement à travers la bobine du générateur. Le barreau est chauffé à 650°C-700°C, environ, pendant sa traversée de la bobine. Lorsque tout le barreau a traversé la bobine, ce qui exige approximative-30 ment 140 heures, le processus est répété, en déplaçant la table de droite à gauche. La figure 6 est une illustration graphique de quelques unes des caractéristiques d'un barreau préparé de la façon décrite ci-dessus. Dans cette figure, la courbe 62 représente l'intervalle de bande Eg, de l'alliage, mesuré en différents 35 points le long du barreau. Au bas de cette figure, le barreau est représenté par 60, et cette représentation montre qu'il comprend une section de type N, 60A, une section de type P, 60B, et enfin, une petite section de type N, 60C. Ainsi que le montre la courbe 62, dans la plus grande partie de la portion N, 60A, du barreau, l'intervalle de bande est de 0,35 électron-volts, approximativement, ce 40 qui semble indiquer que la composition de ce matériau comporté environ 50% de 69 41856 12 2027176 gallium, c'est à dire que x = 0,50. Les mesures de la mobilité du matériau ont varié entre les valeurs 23.000 et 8,000, qui sont inférieures à celles auxquelles l'on pourrait s'attendre, pour une composition comportant le pourcentage ci-dessus, compte tenu de la cour- 5 be de la figure 3. Néanmoins, il convient de penser que ces valeurs de mobilité, telles qu'elles ont été mesurées, n'apparaissent pas comme correspondant à ce que l'on peut réaliser de mieux, et qu'une préparation, et des techniques de mesure, plus raffinée, feront probablement surgir des valeurs plus proches de celles indiquées dans la figure 3, et, peut être même, des valeurs plus élevées. 10 Les valeurs de la résistivité, pour la section de type N-, BOA, varient de 0,1 ohm-cm à 0,5 ohm-cm. La concentration des porteurs, à la température amhiante, 15 varie de 0,7 à 2,6 x 10 , Les résultats fournis par des échantillons d'essai sont donnés ci-après. Des analyses chimiques ont également été effectuées sur des portions du barreau, 15 choisies entre les positions 1cm et 7cm. Les résultats fournissent approximativement 50% de Ga et 50% d'In, soit, x = 0,50. Avant de fournir les résultats de tests portant sur une pluralité des échantillons sciés dans ce barreau et examinés avec succès, il convient de remarquer que, les observations des tranches de cristal, sciées à partir du barreau, afin de constituer les dispositifs sont 20 bien loin d'indiquer des structures cristallines parfaites, et monocristalines. En fait, la question se pose, de savoir si l'un des dispositifs essayés consistait en un monocristal parfait. Le cas étant tel, il est évident que des améliorations, dans le façonnage de monocristaux du matériau allié, de même que des améliorations de la pureté du matériau, offrent la possibilité d'améliorations 25 ultérieures encore plus grandes, dans les oscillateurs de semiconducteur. -Une pluralité d'oscillateurs ont été testés, en utilisant, comme semiconducteur, des tranches d'élément actives, du barreau de cristal représenté dans la figure 6, Les tranches ont été prélevées dans le barreau à la position 3, 1cm, à la position 3,2 cm, et, à la position 7,1cm, ainsi que le représente la figu-30 re 6. Chaque tranche a été rodée à l'épaisseur de la longueur d'échantillon voulue à l'aide d'abrasif de 5 microns, puis de 3 microns. Les tranches ont alors été polies sur leur deux faces, et disposées dans un vaporisateur à vide, Une charge d'étain comportant 1% de tellure a été disposée dans la source de vaporisation, et, après réalisation du vide, la charge fut rapidement vaporisée (15 35 secondes environ). Le processus fut alors répété pour l'autre face de la tranche, La tranche fut ensuite retirée du vaporiseur et scellée dans un tube de quartz, de 30cm de longueur approximativement, sous vide. La tranche, ainsi contenue dans le tube, fut alors placée au foyer de quatre lampes de projection disposées en cercle, et l'énergie fut appliquée aux lampes, afin de produire 40 un alliage aux surfaces de la tranche. Une fois'le processus d'alliage terminé, 69 41856 13 2027176 la tranche a été retirée du tube de quartz et les faces de contact en alliage ont été électrolytiquement plaquées d'or, puis plaquées de nickel (non-électro-lytiquement) et, de nouveau, électrolytiquement plaquées d'or. Les tranches ont été, alors, débitées en barres, à l'aide d'une scie à câble, et les faces laté-5 raies ont été rodées afin de les rendre polies. Enfin, les barres ont été sciées de nouveau, à l'aide de la scie à câble, en petits éléments destinés à constituer les dispositifs 14 proprement dits, de la figure 1, qui furent soumis aux essais. Dans ces essais, il a été utilisé une charge résistante, telle que celle re-1Q présentée dans la figure 1, et l'impédance de source du circuit, représentée sous la forme des deux bornes entre lesquelles le dispositif 14 était relié, é-tait approximativement de 25 ohms. Les échantillons de dispositifs essayés variaient en longueur, de 0,22 mm à 0,86 mm, et en surface de section transversale, de 0,18 mm x 0,18 mm, à 0,53 mm x 0,53 mm. Les champs de seuil E^ mesurés, pour 15 l'établissement de la conductivité négative de masse, variaient depuis une valeur élevée, de 800 V/cm environ, à 200 V/cm. Néanmoins, dans beaucoup de cas, le champ de seuil se situait au voisinage de 500 V/cm environ. La fréquence des oscillations variait entre 220 mégacycles et 780 mégacycles, approximativement. La vitesse de domaine, pour les domaines relativement grands, fut mesurée à l'ai- g 2Q de dûne sonde capacitive, comme étant de l'ordre de [6,5) (10 ) cm/sec. Les résultats relatifs à un échantillon d'essai typique sont fournis ci-après dans le détail. Longueur : 0,25 mm. Superficie de section transversale : 0,18 mm x 0,18 mm. 25 Champ de seuil : 571 volts/cm. Rapport crête/creux du courant : 1,81 6 Vitesse de domaine indiquée : (6,5) (10 ) cm/sec. Lorsque la polarité de la tension appliquée était inversée, il fut observé que le. champ de seuil passait à 483 volts/cm et que le rapport crête/creux, du cou-30 rant, devenait 1,45. Le rapport crête/creux, mentionné ci-dessus, constitue une mesure importante des rendements d'efficacité et de puissance, réalisables avec les dispositifs de la présente invention. La valeur 1,81, déjà acquise, qui représente le rapport de la valeur haute à la valeur basse du courant, pendant les oscillations, 35 approche des valeurs de pointe les plus élevées, obtenues avec l'arséniure de gallium, qui exige un champ de seuil de 3,200 volts par cm, approximativement. Il est également significatif, que l'apport de puissance au dispositif soit extrêmement réduit, si on le compare aux dispositifs à l'arséniure de gallium, de telle sorte que le problème de la dissipation de puissance, pendant le fonction-40 nement du type à onde continue, est réduit. 41856 14 2027176 Les figures 7, 8, 9, 10 et 11 sont des courbes, semblables à celles de la figure 2, qui représentent la structure de la bande d'énergie pour d'autres alliages de composants III - V du type susceptible d'être utilisés dans la pratique de la présente invention. Dans chacune de ces-figures, les représentations 5 les plus idéalisées, en ligne droite, des caractéristiques sont employées, cependant qu'il sera noté que les caractéristiques réelles peuvent dévier, tout à fait de la même façon que dévient les courbes 20 et 22 de la figure 1, hors des courbes en ligne droite 20 x et 22 x. Il existe deux courbes en ligne droite, dans chacune des relevés graphiques 1 o des types 7 à 11j les courbes 70A à 70E et 72A à 72E. Dans chaque figure, la ligne 70 relie les intersections correspondant aux deux composants de départ, pour les creux de bande de conduction directs qui sont alignés avec la bande de valence. Les lignes 72 relient les intersections des creux de bande de conduction indirects, ou non-alignés, Ainsi, lorsque les composants de départ sont 15 tous deux des matériaux à intervalle direct, c'est à dire, où le creux le plus bas de la bande de conduction est aligné avec la bande de valence, les lignes ne se coupent pas, comme c'est le cas dans les figures 8, 9 et 10j et, tout le système allié constitue un matériau à intervalle direct. Lorsque l'un des composants est un matériau à intervalle indirect, et, l'autre, un matériau à inter-20 valle direct (figures 7 et 11), les lignes se coupent, et le matériau allié est à intervalle direct pour les gammes de compositions pour lesquelles la ligne 70 est à une énergie plus basse que la ligne 72, Enfin, dans chaque figure, une ligne 74A-74E, représentée. Indique, de façon générale, la gamme des compositions qui répondent aux exigences consignées ci-dessus, c'est-à-dire, où l'in-25 tervalle d'énergie E^ est plus grand que l'énergie entre-creux E^, et où l'énergie entre-creux est égale, ou supérieure, à 4KT. Les représentations 74A - 74E sont, bien' entendu, de caractère général, du fait du type d'approximation en ligne droite, correspondant au système allié. Dans la figure 7, le système allié A^In^ ^Sb est représenté. Les compo-30 sants fondamentaux sont InSb et AlSb, ce dernier étant un matériau à intervalle indirect, qui, bien entendu, ne présente pas l'effet Gunn. L'autre composant fondamental InSb est le même qui a été décrit ci-dessus dans le détail, au sujet des réalisations préférées, La figure 0 représente le système allié P^Sb^^In, constitué de la combi-35 naison de InSb et de InP, dans laquelle InP est un matériau qui ne présente pas l'effet Gunn, mais, aingi qu'il apparaît clairement, dans la figure, les valeurs du champ de seuil et de la mobilité, de ce matériau, peuvent être améliorées . Les figures 9, 10 et 11 représentent trois systèmes alliés, où l'un des 40 matériaux fondamentaux est InAs, qui est un composé semblable à InSb, en ce. 69 41856 15 2027176 que son intervalle d'énergie Eg est inférieur à son énergie de transfert entre-creux Eq et qu'il ne présente pas, par lui-même, l'effet Gunn. Les figures 9 et 10 représentent des systèmes alliés, utilisant InAs lorsqu'il est combiné avec InP et GaAs, ces deux derniers alliages présentant l'effet Gunn. Les systèmes 5 alliés indiquent des champs de seuil plus bas et des valeurs de mobilité plus élarées. Enfin, la figure 11 représente un alliage de InAs avec le matériau à intervalle indirect AlAs, afin de démontrer plus avant les buts de l'invention. Les courbes décrites ci-dessus, des figures 7 à 11, et la description plus détaillée du système allié gallium-indium-antimoine éclairent certaines caracté-10 ristiques générales de l'invention: Tout d'abord, l'un des composants de l'alliage, dénommé premier composant, et illustré par l'exemple de InSb et InAs doit être un matériau à intervalle direct, qui ne présente pas l'effet Gunn, et dans lequel l'intervalle d'énergie E^ est inférieur à En second lieu, dans ce matériau, l'intervalle d'éner- 15 gie lui-même doit être petit, du fait que l'alliage désiré est un alliage doté dtin intervalle d'énergie restreint et d'une faible masse effective. De plus, la valeur E^ doit être, elle-même, relativement faible, afin de fournir Un champ de seuil faible, dans l'alliage, En s'exprimant d'une autre façon, il est préféré, comme dans le cas de InSb et InAs, que EG+ED soient infé-20 rieurs à 1,0 électron-volt. Enfin, la mobilité des électrons du premier composant doit être élevée. En ce qui concerne le second composant du système allié, il peut être un composant à intervalle direct ou indirect, et il peut présenter, ou ne pas présenter, 1 'effet Gunn, à la température ambiante et hors-contraintes. Tel est le 25 cas dans la réalisation préférée qui utilise GaSb comme second composant. De plus, il est préféré que, dans le second composant, l'intervalle d'énergie EQ2 soit plus grand que l'intervalle d'énergie E^ du premier composant, cependant que l'intervalle d'énergie EQ2 du second composant doit être plus grand que l'énergie entre creux E^ du second composant. Ces deux dernières exigeances 30 s'imposent, lorsque les deux composants sont des matériaux à intervalle direct, et dans la plupart des cas, d'ailleurs, même lorsque le second composant est un matériau à intervalle indirects en conséquence, les caractéristiques du premier composant, qui est, probablement, le plus critique, doivent être modifiées, dans le système allié, de façon à ce que puisse être réalisé un alliage, dans lequel 35 l'intervalle d'énergie de l'alliage EQA soit plus grand que l'énergie entre-creux de l'alliage, E , cependant que l'énergie entre-creux de l'alliage, EQA doit être égale à/ou plus grande que 4 KT. La description qui précède rend évident le fait que des oscillateurs à semiconducteurs améliorés, peuvent être fabriqués, conformément aux principes 40 de cette invention. De plus, ainsi qu'il apparaîtra clairement au spécialiste, 69 41856 16 2027176 les dispositifs à conductivité négative de masse ne sont pas restreints, dans leur application, aux oscillateurs, mais peuvent être utilisés dans les amplificateurs, les applications d'impulsions, et même dans les circuits logiques. Dans l'effet physique utilisé dans les dispositifs décrits ci-dessus, rési-5 de un effet de masse qui demande seulement des électrons, et n'exige ni jonctions, ni injection et/ou autre phénomène physique, ce qui n'exclut pas, bien entendu, la possibilité de combiner les dispositifs combinant ces derniers effets avec les dispositifs à conductivité négative de masse, du type décrit en détail dans ce qui précède. 10 Rendus à ce point de la description de l'invention, aucune allusion n'a été faite de l'axe cristallin du matériau allié. La raison en est, que, les avantages de l'invention peuvent être obtenus sans aucune orientation particulière de l'axe cristallin, par rapport au champ électrique appliqué. Néanmoins, dans l'alliage Ga^In^_^Sbr'bien que le creux de plus basse énergie de la bande de 15 conduction (20 de la figure 2), est un creux symétrique dans lequel les électrons ont la même masse et la même mobilité, quelle que soit la direction du champ appliqué, et, il n'en va pas de même pour le creux plus élevé (22, des figures 2 et 4). Plus particulièrement, les électrons, au moins dans quelques uns des creux plus élevés auxquels le transfert est affecté, ont une masse plus 20 élevée, et, partant, la mobilité plus basse, lorsque le champ électrique est appliqué dans une direction cristalline (111J du matériau, Comme tel est le cas, une plus grande modification de la mobilité peut être affectée, lorsque le cristal est orienté de façon à profiter de cette plus faible mobilité, dans le creux d'énergie élevée. Ainsi, dans la représentation de la figure 1, le cristal, qui 25 constitue le dispositif 14, sera, de préférence, orienté de telle façon, que la direction s*étendant sur la longueur dudit cristal, entre les contacts 16 et 18, corresponde à une direction (111) du matériau allié. Bien que cette invention ait été particulièrement représentée et décrite en ce qui concerne les réalisation préférées, il sera évident, pour le spécialiste, 30 que diverses modifications dans la forme et dans le détail, peuvent lui être apportées, sans, pour autant, se départir de l'esprit et des buts de l'invention. 69 41856 17 2027176 REVENDICATIONS j 1.- Circuit semiconducteur à résistance négative de masse du type qtJi comprend une source de tension associée à une charge et à un corps de matériau semi- 5 conducteur qui en réponse à un champ électrique appliqué au-dessus d'un champ de seuil montre une conductivité négative de masse résultant du transfert des électrons de la bande de conduction dans le dit corps d'un creux d'énergie de la bande de conduction dans lequel ils demeurent normalement en l'absence d'un champ appliqué à un creux de la bande de conduction de plus haute énergie dans 10 lequel les électrons ont une mobilité plus faible, caractérisé en ce que: a) le corps semiconducteur est un alliage de 2 composés b) le premier des composés a un intervalle d'énergie E^ entre la bande de valence et le creux de la bande de conduction de plus faible énergie qui est inférieur à l'énergie entre-creux EQ1 entre ce creux de plus faible énergie et le 15 creux suivant d'énergie plus élevée dans le premier composéi c) Le second des composés a un intervalle d'énergie E„ entre la bande de • valence et le creux de la bande de conduction de plus faible énergie qui est supérieur à l'intervalle d'énergie EQ1 du premier composé et supérieur à l'énergie entre-creux EQ2 entre le creux de plus faible énergie et le creux suivant d'éner- 20 gie supérieure dans le second composé; d) Les proportions du premier et du second composé dans l'alliage sont telles que l'intervalle d'énergie d'alliage Eg^ est supérieur à l'énergie entre-creux de l'alliage EQ^ et l'énergie entre-creux de l'alliage E^ est au moins égale à 4KT où k est la constante de Boltzman et T est la température de fonc- 25 tionnement du circuit. 2.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier com- ■ posé est choisi dans le groupe consistant de InSb et -InAs. 30 3.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que ni le premier composé ni le second composé par lui-même dans un état sans contrainte, montre ù la conductivité négative de masse dûe au transfert entre-creux d'électrons à la température ambiante. 35 4.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'énergie E^ plus l'énergie E^ du premier composé est inférieur à environ 1 électron volt. . 5.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le premier composé est un semiconducteur à intervalle direct et le second composé est un semi- 40 conducteur à intervalle indirect. 1 69 418S6 6.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que à la fois le pre mier et le second composés sont des semiconducteurs à intervalle direct. 7.- Circuit selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit est 5 un circuit oscillateur. 8.- Circuit selon la revendication 7 caractérisé en ce que la proportion du premier et du second composé dans l'alliage est telle que l'intervalle d'énergie de l'alliage est au moins supérieur de 10% à l'énergie entre-creux de l'al- 10 liage Eg^ et l'énergie entre-creux de l'alliage E^ est au moins égale à 4KT où k est la constante de Boltzman et T la température d'opération du circuit. 9.- Circuit selon l'une des revendications 6, 7 ou 8 caractérisé en ce que le premier composé est de l'InSb et le second composé est GaSb et l'alliage est 15 Ga In. Sb. x 1-x 10.- Circuit selon la revendication 9 caractérisé en ce que le champ de seuil est inférieur à 1000 volts par cm. 20 11.- Circuit semiconducteur à résistance négative de masse du type qui com prend une source de tension associée à une charge et à un corps de matériau semi conducteur qui en réponse à un champ électrique appliqué au-dessus d'un champ de seuil montre une conductivité négative de masse résultant du transfert des électrons de la bande de conduction dans ledit corps d'un creux d'énergie de la ban- 25 de de conduction dans lequel ils demeurent normalement en l'absence d'un champ appliqué à un creux de la bande de conduction de plus haute énergie dans lequel les électrons ont une mobilité plus faible caractérisée en ce que le dit corps semiconducteur est un alliage de gallium, d'indium et d'antimoine. 3*0 12.- Oscillateur haute fréquence à semiconducteur caractérisé en ce qu'il comprend : a} une chargej b) un corps semiconducteur relié à la charge; c) une source de tension reliée au corps semiconducteur et à la charge; 35 dj le corps semiconducteur étant un alliage Ga^In^^Sb; e) la source de tension appliquant au corps semiconducteur une tension qui produit un champ électrique dans ledit corps, ledit coprs produisant en réponse des oscillations haute fréquence quand le champ électrique dépasse un champ de seuil inférieur à 1.000 volts par cm. 2027176 69 41856 19 2027176 13.- Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 15 caractérisé en ce que x est compris entre 0,35 et 0,90, 14.- Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 15 caractérisé en ce 5 que x est égal à environ 0,5 et le champ de seuil est égal ou inférieur à 500 volts/cm. 15.- Circuit semiconducteur à résistance négative de masse du type qui comprend une source de tension reliée à une charge et à un corps de matériau semi- 10 conducteur qui en réponse à un champ électrique appliqué au-dessus d'un champ de seuil montre une conductivité négative de masse résultant du transfert des électrons de la bande de conduction dans ledit corps d'un creux d'énergie de la bande de conduction dans lequel ils demeurent normalement en l'absence d'un champ appliqué à un creux de la bande de conduction de plus haute énergie dans lequel 15 les électrons ont une mobilité plus faible caractérisé en ce que: a) le corps semiconducteur est un alliage de deux composés, b) aucun des deux composés en lui-même montre une conductivité négative de masse dûe à un transfert entre-creux à la température ambiante; c) l'un des composés ayant un intervalle d'énergie E„. entre la bande de bl 20 valence et le creux de la bande de conduction de plus faible énergie, qui est inférieur à l'énergie entre-creux E^ entre ce creux de plus faible énergie et le creux suivant de plus haute énergie dans le premier composé. d) La proportion des deux composés dans l'alliage est telle que l'intervalle d'énergie E^ dans l'alliage est supérieure à l'énergie entre-creux E^ dans 25 l'alliage entre le creux de la bande de conduction de plus faible énergie et le creux suivant de la bande de conduction d'énergie plus élevée. / 16.- Circuit selon la revendication 15 caractérisé en ce que le corps semiconducteur est un alliage gallium, indium, antimoine, 30 17.- Circuit selon la revendication 16 caractérisé en ce que le corps semiconducteur a un premier et un second contacts réalisés aux cStés opposés du corps et la source de tension est connectée de façon à appliquer le champ électrique au-delà d'un champ de seuil dans une direction entre les dits contacts, 35 ladite direction correspondant à la direction cristalline [111] dans l'alliage gallium, indium, antimoine. 10.- Procédé pour fournir des oscillations à haute fréquence caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: Sb 40 appliquer à un corps semiconducteur de composition Gax*n-|-x un champ 69 41856 20 2027176 électrique supérieur au champ de seuil nécessaire pour produire une conductivité négative de masse dQe à un transfert entre-creux d'électrons d'un creux de faible énergie à une énergie plus élevée dans laquelle les électrons ont une mobilité inférieure; 5 la composition de l'alliage étant telle que l'intervalle d'énergie E de un l'alliage est supérieur à l'énergie entre-creux E . et LIA faire fonctionner ledit alliage à une température T à laquelle l'énergie entre-creux E est égale ou supérieure à 4KT, où K est la constante de Boltzman. Un 10 19.- Procédé selon la revendication 18 caractérisé en ce que la température est la température ambiante et 4KT est environ igâl à 0,1 âlfctron volt.