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Dulce Carolina Camacho Mojica

Modélisation des propriétés structurales, électroniques et optiques des nanofils de nitrures GaN/AlN

Publié le 25 mai 2010


Thèse soutenue le 25 mai 2010 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique de la Matière Condensée et Radiation

Résumé :
Nous avons modélisé les propriétés structurales et électroniques d'hétérostructures de nanofils de nitrures GaN/AlN à l'aide de méthodes de simulation atomistiques. Nous avons tout d'abord construit un champ de forces " à la Keating "' pour les matériaux wurtzite afin de calculer les positions atomiques et la distribution des contraintes dans ces hétérostructures. Grâce à ce modèle, nous avons pu suggérer la présence ou confirmer l'absence de dislocations dans différentes hétérostructures de nanofils GaN/AlN caractérisées expérimentalement par microscopie électronique et diffraction de rayons X. Nous avons ensuite étudié les propriétés électroniques et optiques de ces nanostructures avec la méthode des liaisons fortes. Nous nous sommes particulièrement intéressés à l'effet des champs électriques internes sur les nanofils GaN/AlN. Les expériences de spectroscopie optique ont en effet mis en évidence un important décalage vers le rouge (effet Stark confiné) des raies de luminescence de ces fils, consécutif à la séparation des électrons et des trous par les champs pyro- et piezoélectriques. Ce décalage est toutefois inférieur à celui mesuré sur des puits et des boîtes de dimensions équivalentes. Pour l'expliquer, nous avons montré qu'il était essentiel de tenir compte de l'écrantage du champ électrique par les charges déplacées par celui-ci, et en particulier depuis les états de surface des nanofils. Nous avons notamment proposé un modèle analytique simple pour comprendre les tendances et aider la conception des hétérostructures de nanofils de nitrures.

Jury :
Rapporteur : Christophe Delerue
Rapporteur : Frank Glas
Membre : Michel Gendry
Membre :  Bruno Daudin
Membre : Yann-Michel Niquet
Membre : Frédéric Lançon
Directeur de thèse : Frédéric Lançon
Co-Directeur de thèse : Yann-Michel Niquet

Mots clés :
Nanofils, nitrures, polarisation spontanée, piezoélectricité, effet Stark, confinement, liaisons fortes

Thèse en ligne.