Étude de premier-principe des propriétés électroniques et magnétiques des matériaux III-V dopés par des ions magnétiques
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Date
2018-09-13
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Abstract
Résumé (Français) :
Nous avons calculé les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des matériaux GaN, AlN, EuN, GdN, ErN, TmN, AlGaN et l'alliage AlGaN dopé par des ions de terres rares (Eu, Gd, Er, Tm) dans la structure wurtzite, en utilisant la méthode des ondes planes augmentées (FP-LAPW) qui se base sur la théorie de la fonctionnelle de la densité DFT.
Nous avons utilisé l'approximation LDA pour les matériaux GaN, AlN, AlGaN et l'approximation LSDA+U pour les matériaux EuN, GdN, ErN, TmN, AlGaN:RE. Pour l'alliage AlGaN non dopé et dopé par des ions de terres rares, nous avons adopté des supercellules hexagonales de 32 atomes.
Pour les matériaux EuN, GdN, ErN, TmN, AlGaN:RE (RE=Eu, Gd, Er, Tm) nous avons trouvé des gap indirect (M→Γ) et des gap direct (Γ→Γ) pour les matériaux GaN, AlN, AlGaN. Nous avons ainsi calculé les moments magnétiques, nous avons trouvé que la majore partie de ces derniers est inclut dans les ions terres rares Eu, Gd, Er et Tm.
Mots clés : Structure électronique, Semi-conducteur, Théorie de la fonctionnelle de la densité, propriétés magnétiques.
Résumé (Anglais) :
We calculated the structural, electronic and magnetic behavior of GaN, AlN, EuN, GdN, ErN, TmN, AlGaN, and AlGaN doped with rare earth ions (Eu, Gd, Er, Tm) in the wurtzite structure using first principles calculations within DFT based on the full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW).
We used the local density approximation (LDA) for GaN, AlN, AlGaN and the LSDA+U approximation for EuN, GdN, ErN, TmN, AlGaN:RE. We employ a supercell approach, 32-atom wurtzite supercells were used. In units of w-Al0.25Ga0.75N models are obtained by submitting 25% Ga atoms for Al atoms based on GaN crystals, the supercells used here correspond to an Eu, Gd, Er or Tm concentration of 6.25 %.
Electronic structure reveals that EuN, GdN, ErN, TmN, AlGaN:RE are semiconductors with a indirect band gap (M→Γ), while GaN, AlN and AlGaN are semiconductors with a indirect band gap (Γ→Γ). We also calculated the magnetic moment, we found that the major party of these last ones includes in rare earths ions Eu, Er, Gd and Tm.
Keywords: Electronic structure, Semiconductor, Density functional theory, Magnetic properties.
Description
Doctorat en Sciences
