| Titre : | Etude comparative de caractère demi-métallique dans les semi-conducteurs magnétiques dilués type BP et InP. |
| Auteurs : | Mezouar Hadj, Auteur ; Boutaleb Miloud, Auteur |
| Type de document : | texte manuscrit |
| Editeur : | Université de Saida Dr MOULAY Tahar Faculté des Sciences Département de Physique, 2018/2019 |
| Format : | 101ص |
| Accompagnement : | CD |
| Langues: | Français |
| Index. décimale : | BUC-M 008322 |
| Catégories : |
MASTER Spécialité : PHYSIQUE Option : Physique des rayonnements |
| Mots-clés: | semi-conducteur -BP - InP – DMS - DFT- DFT- liaison ionique - demi-métallique, spintronique BP - InP - DMS- semiconductor- DFT- ionic bond- half-metal- spintronic |
| Résumé : |
Dans ce manuscrit, on a étudié les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des composés
InP et BP comme semi-conducteurs dilués ternaire(DMS) (In,B)1-xVxP avec concentration x=0.25 dans la phase de zinc blende. On a utilisé le code wien2k basé sur la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), le formalisme des ondes planes augmentées linéarisée (FP-LAPW). L’énergie d’échange et de corrélation est évaluée dans le cadre de l’approximation de gradient généralisé (GGA-WC).Nous avons repris les propriétés physiques des semi-conducteurs III-V InP et BP. Nos résultats des propriétés électroniques et magnétiques utilisant la densité d’états totale et partielle et la structure de bande montrent que In0.75V0.25P est un composé demi-métallique, Soit le composé B0.75V0.25P à un caractère ferromagnétique purement métallique et ne sont pas de bons candidats pour les applications spintroniques contrairement à le composé In0.75V0.25P. In this manuscript, we studied the structural, electronic and magnetic properties of the InP and BP compounds as ternary diluted semiconductors (DMS) (In, B) 1-xVxP with concentration x = 0.25 in the blende zinc phase. We used the code wien2k based on the functional density theory (DFT), the linearized augmented plane wave formalism (FP-LAPW). The exchange and correlation energy is evaluated in the context of the generalized gradient approximation (GGA-WC). We have taken over the physical properties of III-V InP and BP semiconductors. Our results of the electronic and magnetic properties using the total and partial state density and the band structure show that In0.75V0.25P is a half-metallic compound and the compound B0.75V0.25P has a purely metallic ferromagnetic character and are not good candidates for spintronic applications in contrast to the compound In0.75V0.25P. |
| Note de contenu : |
CHAPITRE I Les semi-conducteurs III-V à base de
phosphore I.1 : Introduction…………………………………………………………………….... 5 I.2 : Les différents types des matériaux………………………………………………. 5 a. Conducteurs…………………………………………………..……………….. 5 b. Isolants……………………………………………………………………….... 5 c. Semi-conducteurs……………………………………………………………....... 5 I.3 : La bonde de valence (BV) et la bande de conduction (BC)……………………… 6 I.4 : Électrons de valence……………………………………………………………...... 6 I-5 : L’énergie de GaP………………………………………………………………...... 7 I.6 : Les Cristaux et les types des liaisons…………………………………………….... 8 I.6.1 : Les liaisons covalentes……………………………………………………… 8 I.6.2 : Les liaisons ioniques………………………………………………………… 8 I.6.3 : Les liaisons métalliques…………………………………………………...… 9 I.6.4 : Les liaisons de Van-Der-Waals………………………………………...…… 9 I.7 : Les différents types des semi-conducteurs ……………………………...………… 9 I.7.1 : Les semi-conducteurs intrinsèques ………………………….……………… 9 I.7.2 : Les semi-conducteurs extrinsèques………………………….……………… 9 I.8 : Les différents groupes des semi-conducteurs…………………………..………… 10 I.8.1 : Les Semi-conducteurs IV……………………….……………..…………… 10 I.8.2 : Les semi-conducteurs II-VI: ………………...……………………………… 10 I.8.3 : Définition des Semi-conducteurs III-V………………………...…………… 11 I.9 : Les différents types des composés des S/C III-V…………..……………………… 12 I.9.1 Les composés binaires………………………………...………………...…… 13 I.9.2 : Les composés ternaires et quaternaires : ………………………………………………………… 14 I.10 : D’finitions des matériaux étudiés………………………………………………… 15 Table des matières I.10.1 : Définition de phosphure d’indium InP……………………...……………. 15 I.10.2 : Définition de phosphure de bore BP ……………………………………… 15 I.10.3 : Définition de Vanadium (l’élément de dopage) ……………………...…… 15 I.11 : Propriétés physiques des semi-conducteurs III-V. …………………………..….. 16 I.11.1 : Le paramètre de maille (a) ………………………………………………… 16 I.11.2 : structure wurtzite : ………………………………………………………… 17 I.11.3 : structure Zinc-Blende : ……………………………………………………. 17 I.11.4 : Le réseau réciproque et la première zone de Brillouin…………………….. 18 I.11.5 : Les propriétés des deux maille ( ZnS blende et wurtzite )………………... 19 I.12 : Propriétés électroniques…………………………………………………………... 19 I.12.1 : Structure électronique du phosphore (P) …………………………………. 19 I.12.2 : Structure électronique de bore B et indium In……………………………. 20 I.12.3 : L'hybridation des orbitales atomiques …………………………………….. 21 I.12.4 : Gap direct et indirect…………………………………………………….… 22 I.12.5 : Structure de bonde d’énergie………………………………………….…… 22 I.13 : Conclusion………………………………………………………………………... 23 Bibliographie…………………………………………………………………………..... 24 CHAPITRE II Spintronique et semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS)s. II.1 : Introduction…………………………………………………………..…………… 27 II.2 : La Spintronique…………………………………………………………………… 28 II.2.1 : Le spin……………………………………………………………………… 28 II.2.1.1 : L’historique de spin…………………………………………………… 30 II.2.1.2 L'injection de spin……………………………………………………… 30 II.2.2 : La spintronique……………………………………………...……………… 31 II.2.2.1 : L’historique de la spintronique…………………………………………….………………… 31 II.2.2.2 : Les quatre pierres angulaires de la spintronique……………………… 32 II.2.3 : La magnétorésistance géante(GMR) : ……………………………………... 33 II.2.3.1 : Applications de la magnétorésistance géante………………………… 34 II.2.4 : La magnétorésistance Tunnel (TMR)……………………………………… 35 II.2.4.1 : Applications de la magnétorésistance Tunnel (TMR) :……………… 35 II.3 : Les semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS) ……………………………….. 36 II.3.1 : Définition : ………………………………………………………………… 36 II.3.2 : Familles de semi-conducteurs magnétiques……………………………...… 36 II.3.3 : Les types de dopage……………………………………...………………… 37 Table des matières 1. .Dopage de Type N…………………………………………………………. 37 2. Dopage de Type P………………………………………………………….. 37 II.3.4 : Les Atomes donneurs et accepteurs ……………………………………….. 37 II.3.5 : Les déférents groupes de DMS…………..………………………………… 38 II.3.5.1 : Les DMS à basé des semi-conducteurs III-V…………………………. 38 II.3.6 : Champ cristallin………………………………………………….………… 39 II.3.6.1 : Levée de dégénérescence……………………...……………………… 40 II.3.6.2 : Champ cristallin octaédrique…………………..……………………… 40 II.3.6.3 : Champ cristallin tétraèdre…………….………….…………………… 41 II.3.7 : La température de Curie………………….………………………………… 42 II.4 : Conclusion………………………………………………………………………… 43 Bibliographie…………………………………………….……………………………… 44 CHAPITRE III Méthodes de calcul III.1 : Introduction………………………………………………………….…………… 47 III.2 : La théorie de la Fonctionnelle de la Densité……………………………………... 47 III.3 : Approximation de Born-Oppenheimer………………………………………… 48 III.4 : Approximation de Hartree (Approximation des électrons indépendants)………. 49 III.5 : Approximation de Hartree-Fock…………………………………………….…… 51 III.5.1. Déterminant de Slater……………………………………………………… 51 III.6 : la méthode des ondes planes linéairement augmentées (FP-LAPW)……………. 53 III.6.1. La méthode des ondes planes augmentées (APW)………………………… 53 III.6.1.1. Historique de la méthode des Ondes Planes Augmentées (APW)……. 53 III.6.1.2 : Principe de la méthode des Ondes Planes Augmentées (APW)……... 54 III.6.2 : La méthode des ondes planes augmentées linéarisées (LAPW)…………... 56 III.6.2.1 : Les avantages de la méthode LAPW par rapport à la méthode APW ….. 58 III.6. 3 : Le principe de la méthode FP-LAPW……………………………………. 58 III.7 : Rôles des énergies de linéarisation (El) …………………………………………. 59 III.8 : Le code WIEN2k………………………………………………………………… 60 III.9 : l’approximation du gradient généralisé(GGA) …………………………………. 61 III.10 : conclusion………………………………………………………………………. 62 Bibliographie……………………………………………………………………………. 63 CHAPITRE IV Résultats de calcul et interprétations IV.1 : Introduction……………………………………………………………………… 65 IV.2 : Propriétés structurales………………………………………………….………… 65 IV.2.1 : Paramètres d’équilibre…………………………………………………….. |
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