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Influence du polytypisme sur les propriétés Optoélectroniques des composésIII-V dopés par les éléments V:Etude de premier principe / BENYAHIA Nezha 

Public ISBD Titre : Influence du polytypisme sur les propriétés Optoélectroniques des composésIII-V dopés par les éléments V:Etude de premier principe Type de document : texte imprimé Auteurs : BENYAHIA Nezha, Auteur Année de publication : 2022-2023 Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Electronique:Micro Optoélectronique Mots-clés : GaP, GaAsP, La théorie de la fonctionnelle de la densité DFT, code Quantum esspresso, LDA-1/2, gap direct, polytypisme, phonon GaP, GaAsP, Density functional theory DFT, Quantum esspresso code, LDA-1/2, direct gap, polytypism, phonon. Résumé : L'objectif commun aux deux volets de ce manuscrit est de développer des matériaux semi-conducteurs qui permettent une émission dans la gamme spectrale visible. En effet la réalisation des LEDs bleues et rouges est aujourd'hui bien maitrisée. Cependant, les performances des LEDs et diodes laser dans la gamme intermédiaire sont loin d'atteindre le même niveau, étant donné la di_érence de sensibilité de l'oeil (maximale dans le vert). D'une part, nous avons choisi d'étudier le matériau GaP dopé, le choix de ce matériaux semiconducteurs III-V est motivé par la plage de longueur d'onde de son émission appartenant au visible, en plus il a toujours été un matériau d'intérêt, mais des verrous sur la nature de son gap indirect limite son utilisation dans l'opto-électronique. Dans ces conditions nous avons incorporer l'Arsenic dans le GaP afin de créer un alliage ternaire nous permettant de contourner ce problème et convertir le gap indirect à un gap direct. D'autre part, selon la littérature, le GaP a été synthétisé dans d'autres structures différentes de sa structure d'équilibre zinc-blende montrant un gap direct, Il apparaît ainsi opportun d'explorer ces nouvelles structure (polytypisme) et mettre en lumière les différentes propriétés qui en découlent ce qui pourraient nous renseigner sur ces applications potentielles. Dans ce contexte, ce projet de thèse, à caractère computationnelle, vise à calculer les propriétés structurales, électronique, mécaniques, dynamiques des matériaux GaAs, GaP, GaAsP dans les quatres polytypes 3C, 6H, 4H, 2H en utilisant la méthode du pseudopotentiel couplée aux ondes planes implémentée dans le code Quantum ESPRESSO. The common goal of both parts of this manuscript is to develop semiconductor materials that allow emission in the visible spectral range. Indeed the realization of blue and red LEDs is now well mastered. However, the performances of LEDs and laser diodes in the intermediate range are far from reaching the same level, given the dierence in sensitivity of the eye (maximum in the green). On the one hand, we chose to study the doped GaP material, the choice of this III-V semiconductor material is motivated by the wavelength range of its emission belonging to the visible, in addition it has always been a material of interest, but locks on the nature of its indirect gap limit its use in optoelectronics. Under these conditions we incorporated Arsenic into GaP in order to create a ternary alloy allowing us to circumvent this problem and convert the indirect gap to a direct gap. On the other hand, according to the literature, GaP was synthesized in other structures dierent from its zinc-blende equilibrium structure showing a direct gap, it thus seems appropriate to explore these new structures (polytypism) and highlight the dierent properties which result from them, which could inform us about these potential applications. In this context, this thesis project, of a computational nature, aims to calculate the structural, electronic, mechanical and dynamic properties of GaAs, GaP, GaAsP materials in the four polytypes 3C, 6H, 4H, 2H using the pseudopotential method coupled with plane waves, implemented in the Quantum ESPRESSO code. Directeur de thèse : FERHAT Mohammed Influence du polytypisme sur les propriétés Optoélectroniques des composésIII-V dopés par les éléments V:Etude de premier principe [texte imprimé] / BENYAHIA Nezha, Auteur . - 2022-2023 . -  + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Electronique:Micro Optoélectronique Mots-clés : GaP, GaAsP, La théorie de la fonctionnelle de la densité DFT, code Quantum esspresso, LDA-1/2, gap direct, polytypisme, phonon GaP, GaAsP, Density functional theory DFT, Quantum esspresso code, LDA-1/2, direct gap, polytypism, phonon. Résumé : L'objectif commun aux deux volets de ce manuscrit est de développer des matériaux semi-conducteurs qui permettent une émission dans la gamme spectrale visible. En effet la réalisation des LEDs bleues et rouges est aujourd'hui bien maitrisée. Cependant, les performances des LEDs et diodes laser dans la gamme intermédiaire sont loin d'atteindre le même niveau, étant donné la di_érence de sensibilité de l'oeil (maximale dans le vert). D'une part, nous avons choisi d'étudier le matériau GaP dopé, le choix de ce matériaux semiconducteurs III-V est motivé par la plage de longueur d'onde de son émission appartenant au visible, en plus il a toujours été un matériau d'intérêt, mais des verrous sur la nature de son gap indirect limite son utilisation dans l'opto-électronique. Dans ces conditions nous avons incorporer l'Arsenic dans le GaP afin de créer un alliage ternaire nous permettant de contourner ce problème et convertir le gap indirect à un gap direct. D'autre part, selon la littérature, le GaP a été synthétisé dans d'autres structures différentes de sa structure d'équilibre zinc-blende montrant un gap direct, Il apparaît ainsi opportun d'explorer ces nouvelles structure (polytypisme) et mettre en lumière les différentes propriétés qui en découlent ce qui pourraient nous renseigner sur ces applications potentielles. Dans ce contexte, ce projet de thèse, à caractère computationnelle, vise à calculer les propriétés structurales, électronique, mécaniques, dynamiques des matériaux GaAs, GaP, GaAsP dans les quatres polytypes 3C, 6H, 4H, 2H en utilisant la méthode du pseudopotentiel couplée aux ondes planes implémentée dans le code Quantum ESPRESSO. The common goal of both parts of this manuscript is to develop semiconductor materials that allow emission in the visible spectral range. Indeed the realization of blue and red LEDs is now well mastered. However, the performances of LEDs and laser diodes in the intermediate range are far from reaching the same level, given the dierence in sensitivity of the eye (maximum in the green). On the one hand, we chose to study the doped GaP material, the choice of this III-V semiconductor material is motivated by the wavelength range of its emission belonging to the visible, in addition it has always been a material of interest, but locks on the nature of its indirect gap limit its use in optoelectronics. Under these conditions we incorporated Arsenic into GaP in order to create a ternary alloy allowing us to circumvent this problem and convert the indirect gap to a direct gap. On the other hand, according to the literature, GaP was synthesized in other structures dierent from its zinc-blende equilibrium structure showing a direct gap, it thus seems appropriate to explore these new structures (polytypism) and highlight the dierent properties which result from them, which could inform us about these potential applications. In this context, this thesis project, of a computational nature, aims to calculate the structural, electronic, mechanical and dynamic properties of GaAs, GaP, GaAsP materials in the four polytypes 3C, 6H, 4H, 2H using the pseudopotential method coupled with plane waves, implemented in the Quantum ESPRESSO code. Directeur de thèse : FERHAT Mohammed

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9063	02-09-635	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Thèse de Doctorat	Exclu du prêt

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Polytypisme dans les composés III-V : Propriétés dynamiques par une étude de premier principe / BENYAHIA Nezha 

Public ISBD Titre : Polytypisme dans les composés III-V : Propriétés dynamiques par une étude de premier principe Type de document : document électronique Auteurs : BENYAHIA Nezha, Auteur ; FERHAT Mohamed, Directeur de thèse Année de publication : 2015 / 2016 Importance : 126 p. Accompagnement : CD Langues : Français (fre) Catégories : Electronique:COMPOSANT ET SYSTÈME DE LA MICROÉLECTRONIQUE AVANCÉE Mots-clés : Composé III-V  DFT – zinc-blende  würtzite  pseudopotentiel  ondes planes constantes de force  polytype  courbes de dispersions de phonons  propriétés structurales  modes de vibration. مركباتIII-V  نظرية الدالة الوظيفية للكثافة (DFT)  كبريتيد الزنك  الفورتزيت، انتاج جهد الطاقة pseudo-potentiel  ، ثوابت القوة، پوليتيپ (polytype) ، منحنيات التشتت للفونونات، الخصائص الهيكلية، أنماط الاهتزاز Résumé : Ces deux dernières décennies, l’industrie du semi-conducteur a connu une nouvelle révolution avec le développement des semi-conducteurs de type III-V. Ces composés offrent des propriétés supérieures à celle du silicium, ce qui leur offrent un large champ d’applications dans des domaines très divers incluant la microélectronique rapide digitale et analogique, les composants électroniques de puissance hyperfréquence et l’optoélectronique intégrée. Récemment, des efforts concertés pour la fabrication de dispositifs à base de nanofil III-V, ont montré la possibilité de la croissance des composés III-V dans d’autres phases cristallines différente de leur phase d’équilibre (3C pour les III-V non nitrure) tel que les polytypes 2H, 4H, 6H, cela a permis de découvrir de nouvelles propriétés pour ces matériaux. Par conséquent ils peuvent être exploités dans de nouveaux domaines et pour des applications potentiel tel que, les sources et détecteurs des communications à fibre optique. Cette possibilité de moduler la structure cristalline durant la croissance des nanofils peut avoir des implications importantes sur les phonons et les propriétés thermiques de ces matériaux ainsi que sur les champs électriques internes due à la polarisation spontanée dans les cristaux non cubiques. Cependant, la fabrication de ces composés n’est pas facile, en raison des difficultés de synthétisation. D’où, la bonne connaissance de leurs propriétés est indispensable. L’objectif de ce mémoire est de mettre en évidence par des calculs théoriques les propriétés structurales, dynamiques ainsi que diélectriques des semi-conducteurs III-V à base de Nitrure (AlN, GaN, InN), de Phosphore (AlP, GaP, InP), d’Arsenic (AlAs, GaAs, InAs), et d’Antimoniure (AlSb,GaSb, InSb). Une étude approfondie de dispersion des phonons dans les deux phases WZ et ZB pour ces composés binaires, reflète les caractéristiques spécifiques de la structure cristalline et des interactions interatomiques, et ainsi donne une connaissance plus complète et détaillée des propriétés dynamiques du cristal. Cette étude nous a permis de confirmer la stabilité dynamique des matériaux étudiés dans la phase zinc-blende, excepté pour les III-N qui se stabilisent dans la structure würtzite, ainsi que de mettre l’accent sur la relation qui existe entre les modes de phonon qui correspondent au centre de zone de la phase würtzite et les modes de phonon (LTA, LTO, LLA, LLO) de la phase ZB. Nous avons utilisé à cet effet le code ab initio PWscf à l’aide de la méthode du pseudopotentiel couplée aux ondes planes (PPsPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec l’approximation de la densité locale pour l'énergie d'échange et de corrélation (LDA). خلال العقدين الماضيين، شهدت صناعة أشباه الموصلات ثورة جديدة مع تطور أشباه الموصلات المركبة من نوع (III-V). هذه المركبات توفر خصائص ذات أهمية أكبر مما يوفره السيليكون، مما يجعلها مستعملة في مجموعة واسعة من التطبيقات في عدة مجالات بما في ذلك الالكترونيات الدقيقة الرقمية والتناظرية السريعة، والمكونات الإلكترونية من قوة الميكروويف والإلكترونيات الضوئية المتكاملة. في الآونة الأخيرة، جهود متضافرة لتصنيع الأجهزة القائمة على أسلاك متناهية الصغرIII-V، أظهرت إمكانية نمو المركبات III-V في بنية بلورية مختلفة عن تركيبة التوازن الخاصة بهم (كبريتيد الزنك ((3C لكل مركبات III-V ماعدا النتريدات) كپوليتيپ (polytype) H2،H4،H6، هذا ما قد ساعد في كشف خصائص جديدة لهذه المواد. بالتالي يمكن استغلالها في مجالات جديدة وتطبيقات مهمة، كمصادر وأجهزة الكشف عن الاتصالات بالألياف الضوئية. إن إمكانية تحوير التركيب البلوري خلال نمو الأسلاك النانوية يمكن أن يكون لها آثار هامة على الفونونات، والخصائص الحرارية لهذه المواد فضلا عن المجال الكهربائي الداخلي الناتج عن الاستقطاب العفوي في البلورات الغير المكعبة. ومع ذلك، فإن تصنيع هذه المركبات ليس بالأمر السهل، نظرا لصعوبة التوليف. وبالتالي، المعرفة الجيدة لخصائصها أمر ضروري. الهدف من هذا البحث هو إظهار مجموعة الخصائص التركيبية، الديناميكية، و العزل عن طريق الحسابات النظرية لأشباه الموصلات III-V القائمة على النتريد (AlN, GaN, InN)، الفسفور(AlP, GaP, InP) ، الزرنيخ (AlAs,GaAs, InAs ) والانتيمونيد (AlSb, GaSb, InSb) . الدراسة المدققة لتشتت الفوتونات لهذه المركبات الثنائية، يعكس الخصائص المحددة للبنية البلورية والتفاعلات المابين الذرية، وبالتالي يوفر معلومات أكثر اكتمالا وتفصيلا عن الخصائص الديناميكية للكريستال. سمحت لنا هذه الدراسة بالتأكد من الاستقرار الديناميكي للمركبات المدروسة في بنية كبريتيد الزنك باستثناء النيتريدات التي تستقر أكثر في تركيبة الفورتزيت، وكذلك التركيز على العلاقة بين أنماط الفونونات المقابلة لمركز منطقة بنية الفورتزيت و أنماط الفونونات (LTA, LTO, LLA, LLO) لبنية كبريتيد الزنك. استخدمنا لهذا الغرض طريقة الحسابات الأولية عن طريق برنامج PWscf بالاستعانة بطريقة (PPsPW) كجزء من نظرية الدالة الوظيفية للكثافة (DFT, Théorie de la fonctionnelle densité) مع تقريب الكثافة المحلية LDA) (Approximation de la densité locale لكمون التبادل- الارتباط. Directeur de thèse : FERHAT Mohamed Polytypisme dans les composés III-V : Propriétés dynamiques par une étude de premier principe [document électronique] / BENYAHIA Nezha, Auteur ; FERHAT Mohamed, Directeur de thèse . - 2015 / 2016 . - 126 p. + CD. Langues : Français (fre) Catégories : Electronique:COMPOSANT ET SYSTÈME DE LA MICROÉLECTRONIQUE AVANCÉE Mots-clés : Composé III-V  DFT – zinc-blende  würtzite  pseudopotentiel  ondes planes constantes de force  polytype  courbes de dispersions de phonons  propriétés structurales  modes de vibration. مركباتIII-V  نظرية الدالة الوظيفية للكثافة (DFT)  كبريتيد الزنك  الفورتزيت، انتاج جهد الطاقة pseudo-potentiel  ، ثوابت القوة، پوليتيپ (polytype) ، منحنيات التشتت للفونونات، الخصائص الهيكلية، أنماط الاهتزاز Résumé : Ces deux dernières décennies, l’industrie du semi-conducteur a connu une nouvelle révolution avec le développement des semi-conducteurs de type III-V. Ces composés offrent des propriétés supérieures à celle du silicium, ce qui leur offrent un large champ d’applications dans des domaines très divers incluant la microélectronique rapide digitale et analogique, les composants électroniques de puissance hyperfréquence et l’optoélectronique intégrée. Récemment, des efforts concertés pour la fabrication de dispositifs à base de nanofil III-V, ont montré la possibilité de la croissance des composés III-V dans d’autres phases cristallines différente de leur phase d’équilibre (3C pour les III-V non nitrure) tel que les polytypes 2H, 4H, 6H, cela a permis de découvrir de nouvelles propriétés pour ces matériaux. Par conséquent ils peuvent être exploités dans de nouveaux domaines et pour des applications potentiel tel que, les sources et détecteurs des communications à fibre optique. Cette possibilité de moduler la structure cristalline durant la croissance des nanofils peut avoir des implications importantes sur les phonons et les propriétés thermiques de ces matériaux ainsi que sur les champs électriques internes due à la polarisation spontanée dans les cristaux non cubiques. Cependant, la fabrication de ces composés n’est pas facile, en raison des difficultés de synthétisation. D’où, la bonne connaissance de leurs propriétés est indispensable. L’objectif de ce mémoire est de mettre en évidence par des calculs théoriques les propriétés structurales, dynamiques ainsi que diélectriques des semi-conducteurs III-V à base de Nitrure (AlN, GaN, InN), de Phosphore (AlP, GaP, InP), d’Arsenic (AlAs, GaAs, InAs), et d’Antimoniure (AlSb,GaSb, InSb). Une étude approfondie de dispersion des phonons dans les deux phases WZ et ZB pour ces composés binaires, reflète les caractéristiques spécifiques de la structure cristalline et des interactions interatomiques, et ainsi donne une connaissance plus complète et détaillée des propriétés dynamiques du cristal. Cette étude nous a permis de confirmer la stabilité dynamique des matériaux étudiés dans la phase zinc-blende, excepté pour les III-N qui se stabilisent dans la structure würtzite, ainsi que de mettre l’accent sur la relation qui existe entre les modes de phonon qui correspondent au centre de zone de la phase würtzite et les modes de phonon (LTA, LTO, LLA, LLO) de la phase ZB. Nous avons utilisé à cet effet le code ab initio PWscf à l’aide de la méthode du pseudopotentiel couplée aux ondes planes (PPsPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec l’approximation de la densité locale pour l'énergie d'échange et de corrélation (LDA). خلال العقدين الماضيين، شهدت صناعة أشباه الموصلات ثورة جديدة مع تطور أشباه الموصلات المركبة من نوع (III-V). هذه المركبات توفر خصائص ذات أهمية أكبر مما يوفره السيليكون، مما يجعلها مستعملة في مجموعة واسعة من التطبيقات في عدة مجالات بما في ذلك الالكترونيات الدقيقة الرقمية والتناظرية السريعة، والمكونات الإلكترونية من قوة الميكروويف والإلكترونيات الضوئية المتكاملة. في الآونة الأخيرة، جهود متضافرة لتصنيع الأجهزة القائمة على أسلاك متناهية الصغرIII-V، أظهرت إمكانية نمو المركبات III-V في بنية بلورية مختلفة عن تركيبة التوازن الخاصة بهم (كبريتيد الزنك ((3C لكل مركبات III-V ماعدا النتريدات) كپوليتيپ (polytype) H2،H4،H6، هذا ما قد ساعد في كشف خصائص جديدة لهذه المواد. بالتالي يمكن استغلالها في مجالات جديدة وتطبيقات مهمة، كمصادر وأجهزة الكشف عن الاتصالات بالألياف الضوئية. إن إمكانية تحوير التركيب البلوري خلال نمو الأسلاك النانوية يمكن أن يكون لها آثار هامة على الفونونات، والخصائص الحرارية لهذه المواد فضلا عن المجال الكهربائي الداخلي الناتج عن الاستقطاب العفوي في البلورات الغير المكعبة. ومع ذلك، فإن تصنيع هذه المركبات ليس بالأمر السهل، نظرا لصعوبة التوليف. وبالتالي، المعرفة الجيدة لخصائصها أمر ضروري. الهدف من هذا البحث هو إظهار مجموعة الخصائص التركيبية، الديناميكية، و العزل عن طريق الحسابات النظرية لأشباه الموصلات III-V القائمة على النتريد (AlN, GaN, InN)، الفسفور(AlP, GaP, InP) ، الزرنيخ (AlAs,GaAs, InAs ) والانتيمونيد (AlSb, GaSb, InSb) . الدراسة المدققة لتشتت الفوتونات لهذه المركبات الثنائية، يعكس الخصائص المحددة للبنية البلورية والتفاعلات المابين الذرية، وبالتالي يوفر معلومات أكثر اكتمالا وتفصيلا عن الخصائص الديناميكية للكريستال. سمحت لنا هذه الدراسة بالتأكد من الاستقرار الديناميكي للمركبات المدروسة في بنية كبريتيد الزنك باستثناء النيتريدات التي تستقر أكثر في تركيبة الفورتزيت، وكذلك التركيز على العلاقة بين أنماط الفونونات المقابلة لمركز منطقة بنية الفورتزيت و أنماط الفونونات (LTA, LTO, LLA, LLO) لبنية كبريتيد الزنك. استخدمنا لهذا الغرض طريقة الحسابات الأولية عن طريق برنامج PWscf بالاستعانة بطريقة (PPsPW) كجزء من نظرية الدالة الوظيفية للكثافة (DFT, Théorie de la fonctionnelle densité) مع تقريب الكثافة المحلية LDA) (Approximation de la densité locale لكمون التبادل- الارتباط. Directeur de thèse : FERHAT Mohamed

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Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
2547	02-09-524	Version numérique et papier	Bibliothèque USTOMB	Mémoire de Magister	Exclu du prêt

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