Etude des propriétés électroniques et optiques des alliages ternaires ZnxCd1-xS, ZnxCd1-xSe, ZnSxSe1-x et MgxZn1-xSe
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Date
2017-07-02
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Abstract
Résumé (Français et/ou Anglais) :
ABSTRACT
A particular significance has been indicated in the literature to the wide–gap semi-conductor alloys for applications in the fields of optical devices technology. In recent years the wide gap II-VI semiconductor compounds have attracted much interest for their applications in optoelectronic devices. Electronic properties of some ternary semiconductor alloys have been computed in order to provide more information for the knowledge of future device concepts and applications. Theoretically, different methods have been used for the calculation of the properties of these alloys. The empirical pseudopotential method (EPM) has been proven to be one of the most reliable methods for band structures calculation of semiconductors.
In our work the (EPM) method within the virtual crystal approximation (VCA) is used to calculate the electronic and optical properties of ternary alloys ZnxCd1-xS, ZnxCd1-xSe, ZnSxSe1-x and MgxZn1-xSe. The alloy band structures and energy gaps are calculated using VCA which incorporates the compositional disorder as an effective potential.
The calculated band structures for the ZnxCd1-xS, ZnxCd1-xSe and ZnSxSe1-x alloys show a direct band gap in the whole range of the concentration except for the MgxZn1-xSe alloy which presents a crossover from the direct gap to the indirect one. Also the dependence of the refractive index and the dielectric constant on the concentration is calculated for each ternary alloy. These parameters were found to depend non-linearly on the alloy concentration. A detailed comparison of our results with experimental data and works of other authors has led to a good agreement indeed.
RESUME
Une importance particulière a été consacrée dans la littérature aux alliages semiconducteur à grand gap pour les applications dans le domaine de la technologie des circuits optoélectroniques. Ces dernières années les composés semiconducteurs II-VI ont suscité beaucoup d’intérêt pour leurs applications dans les dispositifs optoélectroniques. Les propriétés électroniques de quelques alliages ternaires de semiconducteurs ont été calculées afin de fournir plus d’informations pour la connaissance de futurs concepts et applications des dispositifs. Théoriquement, différentes méthodes ont été utilisées pour le calcul des propriétés de ces alliages. Il s’est avéré que la méthode empirique du pseudopotentiel (EPM) est l’une des méthodes les plus fiables pour le calcul des structures de bandes des semiconducteurs.
Dans notre travail la méthode (EPM) avec l’approximation du cristal virtuel (VCA) est employée pour calculer les propriétés électroniques et optiques des alliages ternaires
ZnxCd1-xS, ZnxCd1-xSe, ZnSxSe1-x et MgxZn1-xSe. Les structures de bande et les gaps d’énergies sont calculés en utilisant la VCA qui incorpore le désordre compositionnel comme potentiel effectif.
Les structures de bande pour les alliages ZnxCd1-xS, ZnxCd1-xSe et ZnSxSe1-x montrent un gap direct pour toutes les concentrations excepté l’alliage MgxZn1-xSe qui présente un croisement gap direct, gap indirect. Egalement la variation de l’indice de réfraction et de la constante diélectrique en fonction de la concentration a été calculée pour chaque alliage ternaire. Ces paramètres se sont avérés dépendre non-linéairement avec la concentration de l’alliage. Une comparaison détaillée de nos résultats avec les données expérimentales et les travaux d’autres auteurs a mené à une bonne concordance.
Description
Doctorat en Sciences
