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Polytypisme dans les composes II-VI / Farouk BOUTAIBA 

Public ISBD Titre : Polytypisme dans les composes II-VI : Etude de premier principe Type de document : document électronique Auteurs : Farouk BOUTAIBA, Auteur Année de publication : 2015 Importance : 136 p. Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique du solide Mots-clés : II-VI  Ab-initio  Relativiste  Engel Vosko, mBJ, LDA-1/2  polytypisme. II-VI ,Ab-initio Relativistic  Engel Vosko, mBJ, LDA-1/2  polytypism Résumé : Ce travail étudie l’influence des effets relativistes sur les propriétés des semiconducteurs ZnX, CdX et HgX (X=S, Se, Te) et l’étude du polytypisme dans les matériaux ZnX. L’objectif de la première partie est de montrer l’influence des effets relativistes sur les propriétés structurales, électroniques et optiques des matériaux étudiés dans la structure zinc blende. L’étude est faite par la méthode des ondes planes augmentées et linéarisées implémenté dans le code wien2k. On montre principalement que la stabilisation (déstabilisation) des orbitales s, p* (p) réduit le paramètre de maille, l’énergie du gap et les masses effectives des composés II-VI. Cependant, on trouve un couplage spin orbite élevé pour les composés lourds. En outre, l’utilisation du potentiel d’Engel Vosko (EV ) et du potentiel modifié de Beck Jonhson (mBJ ) comme correction des termes d’échange et corrélation nous a permis d’obtenir des gaps d’énergie en bonne accord avec les résultats expérimentaux. Dans la deuxième partie, l’étude est faite par la méthode du pseudo potentiel ab-initio pour explorer les propriétés structurales, électroniques et thermodynamiques des polytypes cubique 3C et hexagonales (2H, 4H et 6H) des composés II-VI : ZnS, ZnSe et ZnTe. L’objectif de cette partie et de monter l’occurrence du polytypisme dans ces composés et de voire son influence sur les propriétés de chaque matériaux. On trouve que la déférence des empilements dans chaque polytype influence ces propriétés physiques résultantes. Nos valeurs des paramètres de mailles et des énergies de cohésion sont en bon accord avec les données expérimentales disponibles. Pour l’étude des propriétés électroniques, nous avons utilisé la méthode LDA-1/2 (méthode des états demi-occupés), méthode jugée correcte pour la prédiction des gaps électroniques. Nous avons aussi étudié la variation de l’écart spin orbite, du champ cristallin et des masses effectives en fonction de l’héxagonalité des polytypes In this work, we are focused on the influence of relativistic effects on the physical properties of ZnX , CdX and HgX compounds and study of Polytypism in ZnX (X= S, Se, Te) materials. The objective of the first part is to show the influence of relativistic effects on the structural, electronic and optical properties of these materials studied in the zinc-blende structure. The study is performed using linearized augmented plane wave method as implemented in the WIEN2k code. We show principally that stabilization (destabilization) of s, p * (p ) orbitals reduces the lattice parameter, gap energy and the effective masses of the II-VI compounds. However, there is a high spin orbit coupling for the heavy compounds. In addition, the use of Engel Vosko (EV) and the modified Beck Johnson (mBJ) potentials as a correction of the terms of exchange and correlation allowed us to have energy gaps in good agreement with the experimental results. In the second part, we report results of first-principles calculations based on the projector augmented wave (PAW) method to explore the structural, thermodynamic, and electronic properties of cubic (3C) and hexagonal (6H, 4H, and 2H) polytypes of II-VI compounds : ZnS, ZnSe, and ZnTe. For the structural parameters, we found good agreement between the calculated and experimental lattice constants a, while a perfect agreement is found for the ratio c/a for the 2H polytype. The lattice parameter a is found to decrease slightly with increasing hexagonality, while the lattice constant ratio is found to increase weakly with hexagonality. The ANNNI model with up to third-nearest neighbor layer interactions provides a good description of the preference for the 3C polytype and stacking faults in cubic materials. The quasiparticle band structures of ZnS, ZnSe, and ZnTe polytypes have been obtained within the recently developed LDA-1/2 method including spin-orbit interaction. The results show very good agreement with the available experimental data for band gaps, spin-orbit splitting energies, and crystal-field splittings. Furthermore, we found a relative weak (strong) dependence of band gap (crystal-field splitting) with hexagonality, while the spin-orbit splitting is practically not influenced by the polytype. The comparison with measured effective masses shows good agreement with the computed values. In addition, we demonstrate the importance of the spin-orbit interaction for the dispersion and the splittings of the bands around the BZ center and, hence, explain the chemical trend and the symmetry-induced mass splitting. Directeur de thèse : FERHAT Mohamed Polytypisme dans les composes II-VI : Etude de premier principe [document électronique] / Farouk BOUTAIBA, Auteur . - 2015 . - 136 p. + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Physique:Physique du solide Mots-clés : II-VI  Ab-initio  Relativiste  Engel Vosko, mBJ, LDA-1/2  polytypisme. II-VI ,Ab-initio Relativistic  Engel Vosko, mBJ, LDA-1/2  polytypism Résumé : Ce travail étudie l’influence des effets relativistes sur les propriétés des semiconducteurs ZnX, CdX et HgX (X=S, Se, Te) et l’étude du polytypisme dans les matériaux ZnX. L’objectif de la première partie est de montrer l’influence des effets relativistes sur les propriétés structurales, électroniques et optiques des matériaux étudiés dans la structure zinc blende. L’étude est faite par la méthode des ondes planes augmentées et linéarisées implémenté dans le code wien2k. On montre principalement que la stabilisation (déstabilisation) des orbitales s, p* (p) réduit le paramètre de maille, l’énergie du gap et les masses effectives des composés II-VI. Cependant, on trouve un couplage spin orbite élevé pour les composés lourds. En outre, l’utilisation du potentiel d’Engel Vosko (EV ) et du potentiel modifié de Beck Jonhson (mBJ ) comme correction des termes d’échange et corrélation nous a permis d’obtenir des gaps d’énergie en bonne accord avec les résultats expérimentaux. Dans la deuxième partie, l’étude est faite par la méthode du pseudo potentiel ab-initio pour explorer les propriétés structurales, électroniques et thermodynamiques des polytypes cubique 3C et hexagonales (2H, 4H et 6H) des composés II-VI : ZnS, ZnSe et ZnTe. L’objectif de cette partie et de monter l’occurrence du polytypisme dans ces composés et de voire son influence sur les propriétés de chaque matériaux. On trouve que la déférence des empilements dans chaque polytype influence ces propriétés physiques résultantes. Nos valeurs des paramètres de mailles et des énergies de cohésion sont en bon accord avec les données expérimentales disponibles. Pour l’étude des propriétés électroniques, nous avons utilisé la méthode LDA-1/2 (méthode des états demi-occupés), méthode jugée correcte pour la prédiction des gaps électroniques. Nous avons aussi étudié la variation de l’écart spin orbite, du champ cristallin et des masses effectives en fonction de l’héxagonalité des polytypes In this work, we are focused on the influence of relativistic effects on the physical properties of ZnX , CdX and HgX compounds and study of Polytypism in ZnX (X= S, Se, Te) materials. The objective of the first part is to show the influence of relativistic effects on the structural, electronic and optical properties of these materials studied in the zinc-blende structure. The study is performed using linearized augmented plane wave method as implemented in the WIEN2k code. We show principally that stabilization (destabilization) of s, p * (p ) orbitals reduces the lattice parameter, gap energy and the effective masses of the II-VI compounds. However, there is a high spin orbit coupling for the heavy compounds. In addition, the use of Engel Vosko (EV) and the modified Beck Johnson (mBJ) potentials as a correction of the terms of exchange and correlation allowed us to have energy gaps in good agreement with the experimental results. In the second part, we report results of first-principles calculations based on the projector augmented wave (PAW) method to explore the structural, thermodynamic, and electronic properties of cubic (3C) and hexagonal (6H, 4H, and 2H) polytypes of II-VI compounds : ZnS, ZnSe, and ZnTe. For the structural parameters, we found good agreement between the calculated and experimental lattice constants a, while a perfect agreement is found for the ratio c/a for the 2H polytype. The lattice parameter a is found to decrease slightly with increasing hexagonality, while the lattice constant ratio is found to increase weakly with hexagonality. The ANNNI model with up to third-nearest neighbor layer interactions provides a good description of the preference for the 3C polytype and stacking faults in cubic materials. The quasiparticle band structures of ZnS, ZnSe, and ZnTe polytypes have been obtained within the recently developed LDA-1/2 method including spin-orbit interaction. The results show very good agreement with the available experimental data for band gaps, spin-orbit splitting energies, and crystal-field splittings. Furthermore, we found a relative weak (strong) dependence of band gap (crystal-field splitting) with hexagonality, while the spin-orbit splitting is practically not influenced by the polytype. The comparison with measured effective masses shows good agreement with the computed values. In addition, we demonstrate the importance of the spin-orbit interaction for the dispersion and the splittings of the bands around the BZ center and, hence, explain the chemical trend and the symmetry-induced mass splitting. Directeur de thèse : FERHAT Mohamed

Exemplaires

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
8720	02-05-796	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt

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