Etude des propriétés électroniques et optiques de l’alliage ternaire BSb1-xNx

Abstract

الملخص (بالعربية) :

تطرقنا في هذه الاطروحة الى دراسة نظرية بنجاح لبعض الخلائط المشكلة من العناصرللجدول BSb1-xNx الدوري والمتبلورة في النظام التكعبي مثل المركبات الثلاثية : وايضا المركبات الثنائية المشكلة لها وتضم كل منBSb اعتمدنا في دراستنا هذه على السبق النظري للخواص البنيوية الالكترونية و الضوئي في الضروف المثالية للوصول الى الهدف المطلوب استعملنا طريقة الامواج المستوية المزايدة خطيا ( FP-LAPW)و اللتي ترتكز على نظرية الكثافة الدالية(D.F.T) و المنمذجة في الحاسبWien2k من اجل كمون التبادل و التعالق(XC) استعملنا تقريب التدرج المعمم المسمسى (PBE-GGA) Perdew-Burke-Ernzerhof تقريب الكثافة المحلية (PW-LDA) Perdew-wang والتقريبين المشتقين من التدرج المعمم (PBEsol-GGA)، (WC-GGA) اضافة الى التقرىب الكمون المعدل المسمى(TB-mBJ) potental Beck-johnson-المستعمل ايضا في هذه الدراسة. ان ارتباط المعامل السيكومتري بالخواص البنيوية و الالكترونية لهذه المواد و مدى تاثيره على ثابت الشبكة، معامل الانضغاطية و مشتقته و أيضا تأثيره على فجوة الطاقة فإن محل دراستنا، فقد بينت هذه النتائج التي توصلنا إليها أن علاقة ثابت الشبكة، معامل الانضغاطية و المنبثقة بالمعامل X ليست خطيئة في أ ليست خطيئة في أغلب الأحيان كما أنه ثبت وجود انحراف بالنسبة لقانون Vegard لهاته الخصائص الفيزيائية، أما بالنسبة للفحوة الطاقة لانصاف النواقل المتحصل عليها فقد تم حسابها باستعمال تقريب الكمون المعدل (TB-mBJ ) الذي سمح لنا بالحوصول على نتائج جيدة و متوافقة مع الدراسات التجريبية الموجودة حاليا. جميع منحنيات الخصائصالضوئية لاسيما معامل الانكسار ثابت العزل الكهربائي منها، بينت الدراسة على أنها تنزاح نحو قيم الطاقة العالية كما أن قيم كل من معامل الانكسار و ثابت العزل الكهربائي ثم استنتاجهما في غياب الضغط بطريقة FP-LAPW)) و عن طريقة نمادج تجريبية و نظرية أخرى تتطابق نتائجها مع القيم التجريبية المتاحة .

كلمات مفتاحية

للخواص البنيوية الالكترونية الامواج المستوية المزايدة خطيا المعامل السيكومتري بالخواص البنيوية و الالكترونية فجوة الطاقة

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

Résumé (Français) :

Dans le cadre de cette thèse, nous avons réalisé avec succès une étude théorique sur les alliages III – V de la table périodique, en phase cubique tels que l’alliage ternaire BSb1-xNx avec son constituant binaire BSb. Notre travail est basé sur une prédiction théorique des propriétés structurales, électroniques et optiques 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. l’indice de réfraction et la constante diélectrique ont été déterminés par la méthode (FP – LAPW) et avec d’autres modèles théoriques et empiriques qui sont en accord avec l’expérimentale.

Mots clés :

DFT ; PW-LDA ;structure de bande des matériaux ; électroniques ; optiques des matériaux ; propriétés structurales ---------------------------------------------- Résumé (Anglais) :

In this work, we have successfully realized a theoretical study of III – V alloys of the periodic table in zinc – blende phase, such as the ternary alloy BSb1-xNx with its ordered binary compound BSb. Our work is based on the theoretical prediction of structural, electronic and optical properties of the materials cited above. To get the main object, we present the density functional theory (DFT) calculations of cubic III-N based semiconductors by using the full potential linear augmented plane-wave(FP-LAPW) method plus local orbitals as implemented in the WIEN2k code. Our aim is to predict the pressure effect on structural and electronic properties of III-V binaries and ternaries. Results are given for structural properties (e.g., lattice constant, bulk modulus, and its pressure derivative) and electronic properties (e.g., band structure, density of states, band gaps and band widths) of BSbbinarie and BSb1-xNx Ternary alloy. The proposed model uses GGA exchange-correlation potential to determine band gaps of semiconductors at Γ, L and X high symmetry points of Brillouin zone. The results are found in good agreement with available experimental data for structural and electronic properties of these semiconductors.

Keywords: DFT, FP-LAPW, III-V Semiconductors; Density Functional Theory; Electronic Properties; Structural Properties and The optical properties.