Etude De Lasers Émettant Dans L’infrarouge Et Le Visible À Base De Nanostructures À Puits Quantiques De Gaas1-xbix/gaas Et De Ganxbi1-x/gaas

Résumé: Dans ce mémoire de Thèse, nous présentons une étude théorique d’optimisation de composants optoélectroniques Lasers à puits quantiques émettant dans l’Infrarouge et le Visible. Ces Lasers sont conçus à base de nanostructures à Puits Quantiques de GaAs1-XBiX/GaAs et de GaN1_xBiX/GaAs, combinant une nouvelle famille très intéressante de matériaux semiconducteurs III-V à faible largeur de bande d’énergie interdite: les composés du Bismuth GaBi et leurs alliages ternaires GaAs1-XBiX, et GaN1-xBiX. Ces matériaux composés du Bismuth sont très intéressants pour les applications optoélectroniques, car ils couvrent un large domaine de longueurs d’ondes allant de l’Infrarouge Lointain dans GaBi (Eg=-1,45eV) et jusqu'au proche Ultraviolet dans GaN (Eg=3,4 eV), en passant par le Visible. Au chapitre I, nous étudions les propriétés des composés du Bismuth et leurs nanostructures. Nous montrons leur intérêt dans diverses applications, en particulier, en optoélectronique. Au chapitre II, nous présentons les résultats de notre étude théorique ab-initio réalisée sur les matériaux binaires III-V: GaBi, GaAs, GaN. Ces résultats sont obtenus par la méthode DFT (Density Functional Theory) FP-LAPW (Full Potential- Linearized Augmented Plane Wave) et ce, dans ses deux approches: LDA (Local Density Approximation) et GGA (Generalized Gradient Approximation). Nous utilisons la version la plus récente du code de calculs WIEN2k (version octobre 2014) qui inclut des corrections importantes: la correction dite TB-mBJ (Tran-Blaha modified Becke-Johnson) qui tient compte d’une manière plus appropriée du potentiel d’échange et correlations et la correction due à l’interaction Spin-Orbitale (SO) qui joue un rôle prépondérant dans ce type de matériau à faible largeur de bande interdite. Au chapitre III, nous présentons les résultats de notre étude ab-initio basée sur la méthode et réalisée ici sur les alliages ternaires III-V à base de Bismuth GaAs1-XBiX et GaNXBi1-X. Le chapitre IV est divisé en 2 parties: - la 1ère partie est consacrée à l’étude des propriétés optoélectroniques des hétérostructures à puits quantiques GaAs1-xBix/GaAs et GaN1-xBix/GaAs et ce, en utilisant la théorie de la fonction enveloppe combinée avec la méthode k.P. - La 2ème partie est consacrée à une étude théorique d’optimisation des performances des Lasers conçus à base de nanostructures à Puits quantiques de GaAs1-xBix/GaAs et GaN1-xBix/GaAs. Nous déterminons ainsi les nanostructures les plus appropriées pour les applications Lasers.

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