Etude des propriétés physiques des super-réseaux à puits quantiques .

Abstract

الملخص (بالعربية) :

في هذا العمل ، قمنا بدراسة الخصائص البنيوية والإلكترونية والبصرية للمواد ذات الشبكة الممتازة(ZnTe)m / (MnTe)n من أجل التكوينات الثلاثة (2-2, 3-1m-n: 1-1 , ) . هذا العمل نظري تم تنفيذه باستخدام النظرية الدالية للكثافة (DFT)مع الطريقة الخطية للمدارات muffin-tin ((FP-LMTO المدرجة في البرنامج الحسابي .LmtARTلقد استخدمنا(GGA + U) لمعالجة طاقة التبادل والارتباط. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها وجود علاقة ارتباط قوية بين الخواص الإلكترونية والمغناطيسية والبصرية للمواد ذات الشبكة الممتازة (ZnTe)m / (MnTe)n وخصائصها البنيوية.من بين النتائج المهمة التي تحصلنا عليها هي أن : طول الشبكة التناظرية a2,2 و a3,3 يبلغان ضعف حجم a1-1 في كلتا الشبكتين. في حالة الشبكات الممتازة SL (2,2) و SL (1,3) ، تم الحصول على عصابة طاقوية مانعة مباشرة (Γ-Γ) (gap direct) و تصنف على أنها أشباه الموصلات في الظروف العادية، باستثناء الشبكة الممتازة SL (1-1) التي تحتوي على عصابة طاقوية مانعة غير مباشرة (Γ-R) (gap indirect) . وتجدر الإشارة إلى أن العصابة الطاقوية المانعة المباشرة في التكوينتين SL (2,2) وSL (1,3) لها أهمية كبيرة لعمليات الانتقال الضوئية ويمكن أن تكون مفيدة لتصميم الليزر ذو الآبار الطاقوية المكممة. بالإضافة إلى ذلك، ولمزيد من التفاصيل حول سلوك المواد ذات الشبكة الممتازة (ZnTe)m / (MnTe)n،لقد تم حساب و تحليل كثافة الحالة (DOS و PDOS)،ثابت التبادلs-d(N0α) و ثابت التبادلp-d(N0β) و تم كذلك حساب وظيفة العزل ε(ω)لطاقات الإشعاع حتى 35eV. أظهرت النتائج المتحصل عليها أن ثابت العزل الكهربائي الساكن يزداد بشكل ملحوظ مع زيادة عدد الطبقات أحادية البعد.

- الهياكل ذات الآبار الطاقوية المكممة (DFT)نظرية الكفاءة للكثافة - (FP-LMTO)الطريقة الخطية للمدارات الكلمات المفتاحية : عصابة طاقوية مانعة غير مباشرة - عصابة طاقوية مانعة مباشرة . الشبكة الممتازة - -

----------------------------------------------

Résumé (en Français) :

Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, électroniques, magnétiques et optiques des super-réseaux (ZnTe)m/(MnTe)n (m-n: 1-1, 2-2 et 3-1). Ce travail est purement théorique, il était effectué en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec la méthode linéaire des orbitales muffin-tin avec potentiel total (FP-LMTO), mise en œuvre dans le code de calcul LmtART. Nous avons adopté l’approche GGA+U pour le potentiel d’échange et corrélation. Parmi les principaux résultats trouvés, nous avons trouvé que : Le a2-2 et a3-1 sont environ deux fois plus grand que a1-1. pour les deux super-réseaux. Dans le cas des super-réseaux SL(2,2)et SL(1,3),on a obtenu un gap direct (Γ-Γ) et sont classés comme des semi-conducteurs dans les conditions normales. sauf pour SL (1-1) qui a un gap indirecte (Γ-R), Le calcul des structures des bandes montrent que les super-réseaux possèdent un gap directe , On peut souligner que le caractère du gap direct des super-réseaux SL(2,2)et SL(1,3) a une grande importance pour les transitions optiques et pourrait être utile pour la conception des lasers à puits quantique. Les résultats obtenus démontrent l'existence d'une forte corrélation entre les propriétés électroniques, magnétiques et optiques des super-réseaux (ZnTe)m / (MnTe)n et leurs propriétés structurales. De plus, et pour plus de détails sur le comportement de ces systèmes nanostructures, la densité d'états (DOS et PDOS), la constante d'échange s-d(N0α) et la constante d'échange p-d (N0β) ont été calculées et analysées. La fonction diélectrique ε (ω) a été calculée pour des énergies de rayonnement jusqu'à 35 eV. Les résultats obtenus montrent que la constante diélectrique statique augmente significativement avec l'augmentation du nombre de monocouches m.

Les mots clés : la méthode linéaire (FP-LMTO) - la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT)- -puits quantique - super-réseaux - gap direct - gap indirecte .

----------------------------------------------

Abstract (en Anglais) :

In this work, we studied the structural, electronic, magnetic, and optical properties of (ZnTe)m/(MnTe)n superlattices (m-n: 1-1, 2-2, and 3-1). This work is purely theoretical and it was performed using the functional density theory (DFT) with the full-potential linear muffin-tin orbital (FP-LMTO) method implemented in the LmtART calculation code. We adopted the GGA + U formalism for the exchange-correlation potential. The obtained results demonstrate the existence of a strong correlation between the electronic, magnetic and optical properties of (ZnTe)m/(MnTe)n superlattices and their structural properties. Among the main results , we found that: The a2-2 and a3-1 are twice as large as a1-1 for the two superlattices. In the case of the SL (2,2) and SL (1,3) superlattices, a direct gap (Γ-Γ) was obtained and are classified as semiconductors under normal conditions, except for SL (1,1) which has an indirect gap (Γ-R), The calculation of the band structures show that the superlattices have a direct gap, the direct gap character of the SL (2,2) and SL (1,3) superlattices is of great importance for optical transitions and could be useful for the design of quantum well lasers. In addition, and for more details on the behavior of these nanostructure systems, the density of states (DOS and PDOS), the s-d exchange constant (N0α) and the p-d exchange constant (N0β) were calculated and analyzed. The dielectric function ε(ω) was calculated for radiation energies up to 35 eV. The obtained results show that the static dielectric constant increases significantly with the increase in the number of monolayers m.

Keywords : linear method (FP-LMTO) - density functional theory (DFT)- superlattices - direct gap indirect gap