Etude des propriétés électroniques, optiques et vibrationnelles des semiconducteurs

Abstract

Dans cette thèse nous avons étudié la stabilité structurale des semiconducteurs à base de lithium et certaines propriétés en utilisant les deux méthodes ab–nitio ; la méthode linéaire des ondes planes augmentées (FP–LAPW) et celle du pseudopotentiel avec les ondes planes (PP-PW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Le calcul de l’énergie totale de six phases candidates de LiBeP (cubique (F43-m), hexagonale (P6mmc), tétragonale (P4nmm), orthorhombique (Pnma) et hexagonale (P63mc) montre que la structure tétragonale est la plus stable. Par l’application de la pression hydrostatique ce matériau subit une première transition de phase vers la structure orthorhombique puis une autre transition vers la structure hexagonale (P63mc). Nos résultas obtenus sur les propriétés électroniques montrent que LiBeP est un semiconducteur à gap indirect dans les trois structures type Cu2Sb, MgSrSi et LiGaGe. Les spectres des parties imaginaires des éléments du tenseur diélectriques sont calculés et l’assignement des pics aux structures de bandes est faite. LiBeP est plus absorbant dans la direction c dans la structure MgSrSi pour toutes les fréquences. La variation du gap fondamental avec la pression est linéaire dans les deux structures Cu2Sb et MgSrSi par contre elle est non linéaire dans la phase hexagonale (LiGaGe) et change sa nature à 19,75 GPa. Dans le cadre de la théorie de la perturbation de la fonctionnelle de la densité (DFPT) en conjonction avec la méthode du pseudopotentiel avec les ondes planes (PP-PW) nous avons calculé les spectres des phonons de LiBeP dans ses trois phases avec l’analyse des modes propres de vibration au centre de la zone de Brillouin. LiMgP et LiZnP subissent deux transitions de phase du cubique vers l’orthorhombique puis vers l’hexagonale, LiMgAs et LiZnAs passant du cubique vers l’orthorhombique. Dans la phase polaire la polarisation spontanée est évaluée pour tous les matériaux étudiés. Le coefficient de la dilatation thermique pour LiMgP, LiMgAs, LiZnP et LiZnAs ainsi que leurs binaires analogues AlP, AlAs, GaP et GaAs dans le cadre de l’approximation quasi harmonique est calculé, Nos résultats montrent qu’ à pression nulle ce coefficient de dilatation est positif dans les composés ternaires, mais sous pression un comportement négatif est prédit pour LiMgAs et LiZnAs.