Investigation des propriétés optoélectroniques et structurale de l’alliage ternaire BxAl1-xAs.

Abstract

الملخص(بالعربية):

انجز هذا البحث لدراسة الخصائص البنيوية و المرونية للهيكل البلوري وكذا الخصائص الإلكترونية والبصرية للسبائك الثنائية BAs و AlAs و الثلاثية B_x Al_(1-x) As باستخدام حسابات المبدأ الاساسي (الاول) و اعتمادا على أساس نظرية كثافة الدالة (DFT). حيث تمت دراسة ثابت الشبكة البلورية، معامل الانضغاط ، ثوابت المرونة، معاملات الصلابة و ليونة لهذه المواد. من خلال الحسابات التي اجريناها، وجدنا أن فجوة الطاقة(gap) للمركبات الثنائية AlAs و BAs تكون غير مباشرة في حين أن سبائك الثلاثية B_x Al_(1-x) As لها فجوة الطاقة مباشرة من اجل قيمة xمحصورة بين القيمتين 0.081 و 0.80. كما تمت مقارنة الخصائص البصرية مثل وظيفة العزل المركبة و معامل الانكسار مع نماذج تجريبية مختلفة. و قد تم ايضا دراسة تأثير الضغط الهيدروستاتيكي على هذه الخصائص. حيث وجدنا ان عند لضغط العالي ، تنخفض فجوة الطاقة و انسحاب طفيف لأطياف العازل المركب إلى طاقة أعلى. كما وجدنا ايضا ان السبائك B_x Al_(1-x) As تفقد استقرارها الميكانيكي بعد تخطي قيم محددة للضغط. كلمات المفتاحية: مركباتالبور،AlAs، BAs ، B_x Al_(1-x) As ، سبائكأشباهالموصلات

Résumé (Français) :

Une étude théorique sur les propriétés structurelles, élastiques, électroniques et optiques des composés binaires BAs, AlAs et de leur alliage ternaire B_x Al_(1-x) As a été réalisée à l'aide de calculs de premiers principes basés sur la théorie fonctionnelle de la densité. Le paramètre de réseau, le module d'élasticité, les constantes élastiques, la fragilité et la ductilité de ces matériaux ont été étudiés. Notre calcul montre que le gap énergétique des composés binaires AlAs et BAs est indirecte tandis que leur alliage ternaire B_x Al_(1-x) As a une bande interdite directe pour une valeur de x entre 0,081 et 0,80. Les propriétés optiques telles que la fonction diélectrique complexe et l'indice de réfraction sont également comparées avec différents modèles empiriques. L'effet de la pression hydrostatique sur ces propriétés a été étudié. A haute pression, le gap énergétique diminue et les spectres de la partie complexe de la fonction diélectrique sont déplacé légèrement vers les énergies les plus élevées. Au-delà d'une valeur critique de pression, le matériau B_x Al_(1-x) As perd sa stabilité mécanique. -mots clés : Composés de bore, BAs, AlAs, B_x Al_(1-x) As, Alliages semiconducteurs.

Résumé (Anglais) :

An investigation of the structural, elastic, electronic and optical properties of binary compounds BAs, AlAs and their ternary alloy B_x Al_(1-x) As has been performed using first-principles calculations based on density functional theory. Lattice parameter, bulk modulus, elastic constants, brittleness and ductility of these materials were studied. Our calculation shows that the energy band gap of the binary compounds AlAs and BAs is indirect while their ternary alloy B_x Al_(1-x) As has a direct band gap for x greater than 0.081 and lower than 0.80. The optical properties such as the complex dielectric function and refractive index are also compared with different empirical models. The hydrostatic pressure effect on these properties has been investigated. At high pressure, the band gap decreases and the spectra of the complex dielectric shifted slightly to higher energy. Beyond a critical value of pressure, the material B_x Al_(1-x) As loses its mechanical stability. Keywords: Boron compounds, BAs, AlAs ,B_x Al_(1-x) As , Semiconductor alloys.