Étude des propriétés structurales, électroniques et optiques de l’alliage quaternaire quadratique GaAlAsP par la méthode ab-initio

Abstract

Dans le cadre de ce mémoire, nous avons réalisé avec succès une étude théorique sur les alliages III – V de la table périodique, en phase cubique tels que les ternaires GaAs1-xPx, Ga1-xAlxP, Ga1-xAlxAs et AlAs1-xPx ainsi que l’alliage quaternaire Ga1-xAlxAs1-yPy avec leur constituants GaAs, GaP, AlAs et AlP. Notre travail est basé sur une prédiction théorique des propriétés structurales, électroniques et optiques à pression ambiante et sous l’effet de pression hydrostatique des matériaux précédents. Pour atteindre cette objective, nous avons utilisé le code de calcule WIEN2k, avec la méthode des ondes planes augmentées et linéarisée (FP – LAPW) dans le formalise de la théorie fonctionnelle de la densité (D. F. T). Le potentiel d’échange et corrélation est traité par les différentes approximations de Perdew – Burke – Ernzerhof (PBE – GGA), approximation de la densité locale de Perdew et Wang (PW – LDA), Perdew et al (PBEsol – GGA), Wu – Cohen (WC – GGA) en plus l’approche du potentiel modifie de Beck – Johnson (TB – mBJ) a été aussi utilisée. La dépendance en composition des propriétés structurales, électroniques à savoir le paramètre de maille, le module de compressibilité et l’énergie de gap ont été analysés. Une déviation par rapport à linéarité a été observée pour les paramètres de maille et les modules de compressibilité en fonction de la composition. Les valeurs de la structure de bande des matériaux ont été considérablement améliorées par utilisation de l’approximation récente (TB – mBJ) dont les résultats obtenus sont très proches aux donnés l’expérimentales. Cependant, et sous l’effet de la pression hydrostatique nous avons remarqué des transitions entre gap direct et gap indirect dues changement des positions des bandes permises. Les spectres correspondants aux propriétés optiques montrent un écart vers les énergies élevées avec une augmentation dans leurs amplitudes quand la pression est appliquée. En revanche, à la pression ambiante l’indice de réfraction et la constante diélectrique ont été déterminés par méthode (FP – LAPW) et avec d’autres modèles théoriques et empiriques qui sont en accord avec l’expérimentale.