Etude de 1 erprincipe des propriétés fondamentales des alliages quaternaires

Définition d’un alliage

Un alliage est un mélange homogène de deux ou plusieurs matériaux. Il fut un temps où le mot alliage était uniquement réservé aux métaux, pourtant cette définition s’est très vite associée à d’autres matériaux. Le développement des techniques modernes de la croissance cristalline et la purification des semi-conducteurs, a permis la réalisation de plusieurs alliages binaires, ternaires et quaternaires. L’utilisation de ces alliages dans les domaines de la microélectronique et l’optoélectronique a encouragé les chercheurs à développer le côté théorique ainsi que l’expérimental.

Les rôles des énergies de linéarisation El

Les fonctions Ul et U l sont orthogonales à n’importe quel état du cœur qui est strictement confiné dans les sphères MT. Malheureusement, cette condition n’est jamais satisfaite exactement sauf dans le cas où il n’y a pas des états du cœur avec la même l. Comme résultat, il y aura un composant des états du cœur d’étendus contenu dans les fonctions d’ondes de valence. Ce problème n’est pas traité par la méthode APW, alors que le non orthogonalité de quelques états de cœur dans la méthode FP-LAPW exige un choix délicat de El . Dans ce cas, on ne peut pas effectuer le calcul sans modifier El . La solution idéale dans de tels cas est d’utiliser un développement en orbitales locales. Cependant, cette option n’est pas disponible dans tous les programmes, et dans ce cas, on doit choisir un rayon de la sphère le plus grand possible. Finalement, il faut remarquer que les divers El devraient être définis indépendamment les uns des autres. Les bandes d’énergie ont des orbitales différentes. Pour un calcul précis de la structure électronique, El doit être choisi le plus proche possible de l’énergie de la bande si la bande a le même l.

Etude de l’alliage Cu1-xAgxBryI1-y adapté aux substrats binaires CuI et InP

Notre travail consiste à étudier l’effet du substrat semi-conducteur sur les propriétés électroniques des alliages quaternaires Cu1-xAgxBryI1-y, Pour cela, nous représentons le système par une super cellule cubique de 64 atomes. Pour déterminer la structure d’équilibre à une concentration donnée et pour une configuration choisie, on minimise l’énergie totale du système, d’une manière similaire à un ternaire.

Conclusion générale

Dans ce travail, nous avons présenté l’étude des propriétés structurales, électroniques et optiques de l’alliage quaternaire Cu1-xAgxBryI1-y, en utilisant la méthode des ondes planes linéairement augmentées (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). La première partie représente une étude des propriétés structurales, électroniques et optiques des composés binaires CuI, CuBr, AgI et AgBr. Les paramètres de maille, le module de compressibilité ainsi que sa dérivée par rapport à la pression ont montré une bonne concordance avec les valeurs théoriques et les données expérimentales. La structure de bandes calculée pour ces composés binaires confirme la nature indirecte de la bande interdite pour le binaire AgBr et la nature directe pour les autres binaires. Parmi les grandeurs optiques, nous avons calculé la fonction diélectrique complexe, l’indice de réfraction, le coefficient d’absorption et la réflectivité pour ces composés. Nos résultats sont en bon accord avec les prédictions théoriques et expérimentales. La deuxième partie a été consacrée pour l’étude des alliages ternaires AgBrxI1-x ,CuBrxI1-x, Cu1-xAgxI et Cu1-xAgxBr. Nous avons trouvé que le paramètre du réseau varie presque linéairement en fonction de la concentration montrant ainsi une concordance entre les prédictions DFT et la loi de Végard. Concernant les modules de compressibilité, des déviations par rapport à la loi de dépendance linéaire de la concentration (LCD) ont été observées. La variation du gap énergétique en fonction de la concentration présente une forme non linéaire, cet écart indiquant le désordre dans l’alliage (bowing) . Une étude sur l’alliage quaternaire Cu1-xAgxBryI1-y a été présentée dans la troisième partie. Nous avons calculé le paramètre de réseau, le module de compressibilité, les gaps énergétiques et les grandeurs optique pour différentes concentrations x et y A la fin, nous avons déterminés les calculs par l’étude de l’alliage quaternaire Cu1 xAgxBryI1-y adapté aux substrats CuI et InP. Nous avons trouvé que les valeurs des gaps varient de 0.771 eV à 0.865 eV pour le substrat CuI et de 0.679 eV à 0.859 eV pour le substrat InP et ce, en utilisant l’WC-GGA et les deux intervalles Couvrant le domaine IR.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : PRESENTATION ET ORIGINALITES DES MATERIAUX ETUDIES
I.1 Introduction
I-2.Alliage
I-2-1.Définition D’un Alliage
I-2-2.Classification des alliages
I-3.Caractéristiques des composés
I-3-1.Configuration électronique des composés
I-3-2 .Structure cristallographique
I-4.Première zone de Brillouin
I-4-1.Les points de haute symétrie
I-4-2.Les lignes de haute symétrie
Références
CHAPITRE II : NOTIONS THEORIQUES ET METHODES DE CALCUL
ІI.1 Introduction
II-2.Equation de Schrödinger
II-3.Approximations Fondamentales
II-3-1.Approximation de Born-Oppenheimer
II-3-2.Les Approximations Hartree et Hartree-Fock
II-3-3.Approximation de Thomas-Fermi
II-3-4.La Théorie de la Fonctionnelle de La Densité (DFT)
II-3-4-1.Positionnement du problème
II-3-4-2.Théorèmes de Hohenberg et Kohn
II-3-4-3.Approche de Kohn et Sham
II-3-4-4.Fonctionnelle d’échange et de Corrélation
a. Approximation de la Densité Locale (LDA)
b. Approximation du gradient généralisé
II-3-4-5.Résolution des equations de Kohn-Sham
II-4.Methode des Ondes Planes Augmentees et Linearisees
II-4-1.Introduction
II-4-2.Méthode des Ondes planes Augmentées et Linéarisées (FP-LAPW)
II-4-2-1.Méthode Des Ondes Planes Augmentées (APW)
II-4-2-2.Principe de la méthode LAPW
II-4-3 .Les rôles des énergies de linéarisation El
II-4-4.Développement en Orbitales Locales
II-4-4-1.La méthode LAPW+LO
II-4-4-2.La méthode APW+lo
II-4-5.Le concept de la méthode FP-LAPW
II-5.Le code Wien2k
Références
CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.1. Introduction
III.2 Détails de calcul
III.3 Résultats et discussions
III-3-1.Composés binaires
III-3.1.1.Propriétés structurales
III-3-1-2.Propriétés électroniques
III-3-1-3.Propriétés optiques
III-3-2.Alliages ternaires
III-3-2-1.Propriétés structurales
III-3-2-2.Propriétés électroniques
III-3-3.Alliages quaternaires
III-3-3-1.Propriétés structurales
III-3-3-2.Propriétés électroniques
III-3-3-3.Propriétés optiques
III-3-4.Etude de l’alliage Cu1-xAgxBryI1-y adapté aux substrats binaires CuI et InP
Références
Conclusion générale