Étude des propriétés structurales, électroniques et optiques de l’alliage Semi-conducteur BAlGaN : Etude ab-initio
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Date
2013-03-21
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Résumé :
Dans ce travail, nous avons étudiés les propriétés structurales, électroniques et optique
des binaires BN, AlN et GaN et des ternaire AlGaN, BGaN et BAlN et de quaternaire
BAlGaN dans la phase zinc-blende, en utilisant la méthode ab-initio (la méthode des ondes
planes augmentées linearisées (FP-LAPW)) dans le cadre de la fonctionnelle de la densité
(DFT) avec les deux approximations ; l’approximation de la densité locale (LDA) et
l’approximation du gradient généralisée (GGA) de Wu et de Cohen. Parmi les principaux
résultats trouvé : Le BN a un gap indirect avec AlN ; le GaN a un gap direct ; le BxGa1-xN a
une transition de phase du gap direct vers le gap indirect pour des concentrations en bore
élevées (x> 0,75) et pour BxAl1-xN, le gap directe se trouve entre 7 % et 83 % (0,07 <x <0,83)
le AlxGa1-xN est distingué par un gap totalement direct avec le quaternaire BAlGaN. On peut
souligner que le caractère gap direct de l’alliage semi-conducteur BAlGaN a une grande
importance pour les transitions optiques et pourrait être utile pour la conception des lasers à
puits quantique et des cellules solaires hétérostructures. Au terme de ce travail, nous avons
mis en place un programme de calcul (DLSBAC V 2.0) qui permet de prédire quelques
paramètres structuraux et électroniques des alliages semi-conducteurs ternaires et
quaternaires.
Mots clés :
La méthode des ondes planes augmentées linearisées (FP-LAPW)
Les propriétés structurales, électroniques et optiques des binaires BN, AlN et GaN
L’approximation de la densité locale (LDA) et l’approximation du gradient généralisée (GGA)
Abstract
The structural and electronic properties of the BxGa1-xN, BxAl1-xN, AlxGa1-xN and
BxAlyGa1-x-yN compounds were studied using the full-potential linearized augmented plane
wave method (FP-LAPW), within the local density approximation (LDA) and the generalized gradient
approximation (GGA). We have compared the Al and B compositions dependence on the ground
state properties: lattice parameters, bulk moduli and their pressure derivative, and band gap
energies. The lattice parameters are found to change linearly for AlxGa1-xN, exhibit a
downward bowing for both BxAl1-xN and BxGa1-xN, and has a very small deviation when Al is
added and a large deviation when B is incorporated for BxAlyGa1-x-yN. The calculated band
gap variation for the ternaries shows that the BxGa1-xN has a phase transition from direct-gap
to indirect-gap for high boron contents (x > 0.75). As for BxAl1-xN, a direct-gap is found in the
boron content range 0.07 < x < 0.83. For AlxGa1-xN and BxAlyGa1-x-yN compounds, they have
been found to be direct-gap materials. The results show that the BxGa1-xN, BxAl1-xN, AlxGa1-
xN and BxAlyGa1-x-yN materials may well be useful for optoelectronic applications. At the end
of this work, we have developed a computer program (DLSBAC V 2.0) which predicts some
structural and electronic parameters for semiconductor alloys ternary and quaternary.
Keywords :
FP-LAPW; BxAlyGa1-x-yN alloy; Bulk modulus; Wien2k; Structural properties; Electronic properties.
Description
Doctorat en Sciences
