Etude ab-initio des propriétés structurales, magnétiques, optiques et thermodynamiques des semi-conducteurs II-VI dopés par des matériaux de transition (X= Mn, Fe, Co, Ni, Cu,Zn…)

Abstract

Cette thèse présente une étude de modélisation des propriétés structurales, optiques, magnétiques et thermodynamiques des matériaux Cd 1- x TM x S dans une super cellule CdS 1_2_2 de 32 atomes, en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW) implémenté dans le code Wien2k. Trois approximations ont été employées pour décrire le potentiel d'échange et de corrélation. La PBE-GGA, PBE-GGA+U et la Tran-Blaha modifié par Becke-Johnson (TB-mBJ).Dans la première partie dece travail nous avons étudié l’effet de la concentration en dopant Co sur les propriétés structurelles, magnétiques, optoélectroniques et thermodynamiques du Cd 1- x Co x S à différentes x = 0, 0.0625, 0.125, et 0.1875.Les résultats obtenus montrent que Le CdS dopé Co à différentes concentrations change son état fondamental électronique d’un semi-conducteur à bande interdite directe non magnétique à un semi-semi-conducteur ferromagnétique (HSC), préservant ainsi la nature de la bande interdite directe. Cette propriété ouvre la chance à l’utilisation de ces composés en tant que matériau spintronique. En plus, les propriétés optiques et thermodynamiques calculées suggèrent que ces composés (Cd 1- x Co x S à x = 0.0625, 0.125, et 0.1875) font de ces matériaux de bons candidats pour les dispositifs optoélectroniques etprésentant des propriétés thermodynamiques intéressantes. Dans la deuxième partie de ce travail nous avons examiné l’influence du dopant par matériaux de transition (TM) sur les propriétés structurales, électroniques, magnétiques et optiques des alliages Cd1–xTM x S (TM = Mn, Fe, Co and Ni) a x = 0.0625dans la phase ferromagnétique. Les calculs montrent que leCd 0,9375 Ni0.0625 S présente un comportement d’un semi-métallique (HM). D'autre part, les composés dopés par Mn, Fe etCo, montrant ainsi le comportement d’un Semi-semiconducteurs ferromagnétiques (HSC). La substitution d’un atome de Cd par atome de TM dans l’hôte CdS entraîne une augmentation du gap Eg des spins majoritaires ce qui s’accordent bien avec les résultats expérimentaux.