Etude De Nanostructures À Base De Matériaux Mixtes: Oxydes Ii-vi / Nitrures Iii-v Et Applications À La Nano-optoélectronique

Résumé: Dans ce travail, nous procédons à une étude théorique d’optimisation et de faisabilité de Nano-composants Lasers à puits quantiques basés sur une nouvelle classe de matériaux, les matériaux associant des semiconducteurs à grande largeur de bande interdite II-VI les oxydes (ZnO et MgO), avec ceux de la famille des nitrures III-V (GaN, AlN et InN). Ces matériaux mixtes sont très intéressants car ils ont des propriétés prometteuses qui allient les avantages des oxydes II-VI à base de ZnO, et ceux des nitrures III-V à base de GaN. Au chapitre I, nous montrons l’intérêt et les enjeux de telles études des alliages hybrides, c’est-à-dire les semiconducteurs à grand gap nitrures III-V à base de nitrure de Gallium GaN sur les oxydes II-VI à base de l’oxyde de Zinc ZnO : InxGa1-xN/Zn1-yMgyO. Au chapitre II, nous présentons nos résultats de calculs ab-initio que nous avons réalisé au sein de notre Laboratoire L.E.M.O.P. sur les oxydes II-VI : ZnO, MgO et MgyZn1-yO avec le code WIEN2k basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité DFT et sur la méthode de calculs des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) dans les deux approximations du code celle du gradient généralisé GGA et celle de la densité locale LDA. Au chapitre III, nous présentons nos résultats de calculs ab-initio réalisés avec le même code (DFT-GGA et DFT-LDA) sur les semiconducteurs nitrures à grand gap III-V GaN, AlN, InN et de leurs alliages ternaires InxGa1-xN, InxAl1-xN et AlxGa1-xN. Au chapitre IV, nous présentons les propriétés des hétéro-structures mixtes InxGa1-xN/ZnO ainsi que la description par la théorie k.P de ces hétéro-structures mixtes. Ensuite, nous étudions les effets non négligeables dans nos hétéro-structures à puits quantiques que sont les effets de contrainte et les effets de polarisation internes. Au chapitre V, nous passons ensuite à notre étude d’optimisation des hétéro-structures Lasers à base de ces matériaux mixtes InxGa1-xN/ZnO. Nous procédons aux calculs de gain Laser et de densité de courant de seuil Lasers dans ces composants optoélectroniques.

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