Etude des propriétés physiques des matériaux High-k: ZrSiO4, HfSiO4 et ZrGeO4
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Date
2017-04-12
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Abstract
Résumé (Anglais) :
In the present study, the structural, thermal, and electronic properties of some important orthosilicate dielectrics, such as the ZrSiO4, ZrGeO4, and HfSiO4 compounds, were investigated theoretically with the use of first-principle calculations. We attribute the application of the modified Becke–Johnson exchange potential, which is basically an improvement over the exchange–correlation functional, for a better description of the band gaps of the compounds. This resulted in a good agreement with our estimated values in comparison with the reported experimental data, specifically for the ZrSiO4, and HfSiO4 compounds. Conversely, for the ZrGeO4compound, the calculated electronic band structure shows a direct band gap at the gamma. Furthermore, our evaluated thermal properties that were calculated by using the quasi-harmonic Debye model indicated that the volume variation with temperature is higher in the ZrGeO4 compound as compared to both the ZrSiO4and HfSiO4compounds, which is ascribed to the difference between the electron shells of the Si and Ge atoms.
Résumé (Français):
Dans cette étude, nous présentons les propriétés structurales, thermiques et électroniques de certains importants matériaux diélectriques Orthosilicates, tels que ZrSiO4, ZrGeO4 et HfSiO4, ces composés ont été étudié théoriquement avec l'utilisation de la méthode de premier principe. Nous attribuons l'application du potentiel Becke- Johnson modifié, qui est essentiellement une amélioration du potentiel d’échange et de corrélation. Cela a abouti à un bon accord avec nos valeurs estimées en comparaison avec les données expérimentales rapportées, en particulier pour ZrSiO4 et HfSiO4. A l'inverse pour le composé ZrGeO4, la structure de bande calculée montre un gap d’énergie directe au point gamma. En outre, nos propriétés thermiques évaluées par le modèle quasi-harmonique de Debye indique que la variation de volume avec la température est plus élevé dans le composé ZrGeO4 par rapport au composés ZrSiO4 et HfSiO4 qui est attribué à la différence entre l'atome de Si et l'atome de Ge.
Description
Doctorat
