Contribution à l'étude des propriétés physiques des alliages CaxZn1-xO et CaxZn1-xS par la méthode ab-initio FP-LMTO.
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Date
2016-02-03
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الملخص (بالعربية) :
إن الخصائص الهيكلية والالكترونية من أشباه الموصلات الثنائية II-VIل CaS, ZnS, CaO, ZnO و
سبائكه S CaxZn1-xفي الدور B3 وCaxZn1-xO في المرحلة B1 ، تم تصميمها لتطوير الآثار و الاستبدال في المجال 0≤x≤1 . ولهذا الغرض تمت حسابات المبدأ الأول للنظرية الوظيفية للكثافة التي استخدمت عبر طريقة FP-LMTO.لدراسة طاقة التبادل والترابط استعمالنا تقريب كثافة الموضع LDAوتقريب التدرج المعمم GGA. ولقد درسنا الخصائص البنيوية مثل عناصر التوازن وكذلك حساب عامل الانضغاطية مع طاقات الفرق في البنية. وأعطينا كنتائج اختلاف الفرق في البنية وأيضا عامل الانحناء باستعمال المقاربة Zunger and al من خلال المبادئ المجهرية لبنية معامل الانحناء التي شرحت بطريقة مفصلة، ثم العثور على اتفاق معقول بين نتائجنا والحسابات النظرية الأخرى.
Résumé (Français et/ou Anglais) :
Résumé
Les propriétés structurales et électroniques des matériaux binaire semi-conducteurs II-VI ZnS, ZnO, CaO, CaS et leurs alliages CaxZn1-XS dans la phase B3 (Zinc-Blind) et CaxZn1-xO dans la phase B1 (Rocksalt) sont étudiés, pour élaborer les effets de substitution de Ca en ZnO et ZnS dans l'intervalle
0 ≤ x ≤ 1. A cet effet, les calculs du premier principe de la théorie de la fonctionnelle de la densité DFT sont utilisés via la méthode full-potential linear muffin-tin orbital (FP-LMTO). Les énergies d'échange et de corrélation sont décrites dans l'approximation du gradient généralisé (GGA) et l'approximation de la densité locale (LDA). L'effet de la composition sur le paramètre de réseaux, le module de compressibilité et de la bande est étudié. Les paramètres structuraux d'équilibre pour le CaxZn1−xO et CaxZn1−xS sont obtenus à partir des calculs de minimisation de l'énergie. Les structures électroniques de CaxZn1−xO et CaxZn1−xS sont calculés et analysés en termes de la contribution de s et le
Zn p, S s, et Ca s et les états p. En utilisant l'approche de Zunger et ses collaborateurs, l'origine microscopique de la courbure de bande a été expliquée. Le paramètre de désordre (Bowing) se trouve à être principalement causée par l'effet de transfert de charge chimique. Les masses effectives des électrons, trou (lourd et léger) sont également calculées.
Mots clés: ZnO, ZnS, CaO, alliage, bowing, FP-LMTO.
Abstract
The structural and electronic, properties of the binary II-VI semiconductors CaS, ZnS, CaO, ZnO and their alloy CaxZn1−xS in the B3 (zinc blend) phase and CaxZn1−xO in the B1 (Rocksalt) phase are investigated to elaborate the effect of substitution of Ca in ZnO and ZnS in the range 0 ≤ x ≤ 1. For this purpose, first principal density functional calculations are used via the full-potential linear muffin-tin orbital (FP-LMTO). The exchange and correlation energies are described in the generalized gradient approximation (GGA) and local density approximation (LDA). The effect of composition on the lattice constant, bulk modulus and band gap was investigated. The equilibrium structural parameters for CaxZn1−xO and CaxZn1−xS are obtained from the total energy minimization calculations.
The electronic structures of CaxZn1−xO and CaxZn1−xS are calculated and analyzed in terms of the contribution of the Zn s and p, S s, and Ca s and p states. Using the approach of Zunger and co-workers, the microscopic origin of the band gap bowing has been explained. The disorder parameter (gap bowing) is found to be mainly caused by the chemical charge transfer effect. The electron (hole) and valence effective masses are also calculated.
Keywords: ZnO, ZnS, CaS, CaO, alloy, bowing, FP-LMTO.
Description
Doctorat en Sciences
