Étude des propriétés structurales, électroniques et optiques d'un alliage semi-conducteur II-VI : Etude ab-intio

Abstract

Cette thèse se consacre à l'exploration des propriétés structurales, électroniques et optiques des alliages quaternaires dans la structure zinc blende CdxMg(1-x)TeyS(1-y), dont la structure est ajustée pour correspondre à celle de CdX (X = S, Te). Cette étude repose sur l'utilisation de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) dans le cadre de l'approximation du gradient généralisé (GGA). À partir des valeurs obtenues pour l'énergie de l'état fondamental, nous avons pu déterminer les paramètres structuraux ainsi que les énergies de bande interdite. Nos résultats révèlent une sous-estimation des énergies de bande interdite, aussi bien pour les approximations (GGA-PBE) que pour le potentiel d'échange Tran– Blaha Modified Becke-Johnson (TB-mBJ), concernant les composés CdS, CdTe, MgS et MgTe. Nous avons exposé une formule avec unterme correctif ∆𝐸intégrant un facteur d'ajustement dans le but d’améliorer les bandes directes, en nous inspirant des observations obtenues grâce à TB-mBJ. De plus, nous avons présenté des données concernant l'effet de la concentration sur divers facteurs tels que le spectre d'absorption optique, l'indice de réfraction et la fonction diélectrique en utilisant la méthode TB-mBJ. Nous avons également calculé l'épaisseur critique nécessaire pour obtenir une concordance de réseau entre CdxMg(1-x)TeyS(1-y) et les substrats CdS ou CdTe. Nos résultats indiquent de manière cohérente que, quelle que soit la quantité spécifique de Cd et de Te incorporée, CdxMg(1-x)TeyS(1-y) assorti à des alliages de substrat CdX (où X représente soit S soit Te) présente systématiquement des propriétés de semi-conducteur, avec un rapport de discordance de réseau minimal. Ces résultats suggèrent que les matériaux CdxMg(1-x)TeyS(1-y)/CdX présentent un potentiel significatif et une utilité dans les applications optoélectroniques