Les Composés Semi conducteurs
Dans la société actuelle, quasiment tous les composants électroniques sont basés sur les propriétés des matériaux semi-conducteurs (diode, transistor…). Les semi-conducteurs sont des matériaux présentant une conductivité électrique intermédiaire entre les métaux et les isolants.
Les semi-conducteurs sont primordiaux en électronique parce qu'ils offrent la possibilité de contrôler, par divers moyens dont principalement le dopage, à la fois la quantité et la direction du courant électrique les traversant. Ce contrôle n'est possible que par une connaissance approfondie des structures de ces matériaux et leurs relations avec leurs propriétés.
En plus des propriétés structurales, électroniques, élastiques et optiques de ces composés à l'état fondamental et sous l'effet de contrainte, on pourra, grâce à de nouveaux logiciels (VASP,…), accéder aux propriétés thermodynamiques qui sont essentielles pour l'élaboration.
Nous nous intéressons particulièrement aux semi-conducteurs II-VI (tellurures, séléniures) et III-V (nitrures), et leurs hétérostructures. Ces matériaux ont été choisis pour leurs propriétés originales, propriétés radiatives d'une part (fort couplage exciton-photon), propriétés magnétiques d'autre part (comportement ferromagnétique contrôlé par les porteurs. Ceci en fait des matériaux intéressants dans plusieurs domaines du traitement de l'information actuellement en plein essor: émetteurs à courte longueur d'onde, cryptographie quantique (émetteur à photon unique) et électronique de spin.
L'expérience acquise nous a permis d'étendre notre domaine d'investigation aux semi-conducteurs magnétiques dilués et de contribuer à trouver des explications et des solutions à des problèmes qui restent encore posés, nous citerons parmi ceux-ci :
- L'obtention des composés semi-conducteurs présentant un comportement ferromagnétique à température ambiante est devenu un enjeu international. De nombreux laboratoires ont démarré des études sur les semi-conducteurs à faible couplage spin-orbite (c'est-à-dire les semi-conducteurs à grand gap) à la suite de l'extrapolation du modèle de champ moyen qui rend compte des températures critiques observées sur les tellurures et sur les arséniures. Les résultats préliminaires publiés sont encourageants, mais seule une étude complète des propriétés magnétiques et électroniques permettra de conclure.
Le ZnO, par exemple, est un semi-conducteur II-VI à grand gap largement étudié pour ses applications dans le domaine de l'optoélectronique UV. Très tôt il a été proposé comme un des candidats pouvant présenter une phase ferromagnétique à température ambiante une fois dopé avec des métaux de transition. Plusieurs éléments ont étés essayés Mn, Ni, C, V, Co, mais ce n'est que récemment que des résultats probants ont pu être obtenus avec des dopages au cobalt. La motivation pour les études sur le (Zn,O)Co était liée aussi à la possibilité d' obtenir un matériau ferromagnétique transparent avec des perspectives intéressantes d'application dans le domaine de la modulation optique.
- L'élaboration des boites quantiques à base de DMS, se fait par l'incorporation d'ions magnétiques dans les îlots à trois dimension (3D). Il se crée alors des interactions entre les porteurs de charge et les ions magnétiques à travers un mince espace de confinement à trois dimensions sur une échelle d'une dizaine de nanomètres. Ces nanostructures sont de bons candidats pour la production des photons uniques pour la cryptographie quantique, et aussi pour améliorer l'émission de la lumière des diodes électroluminescentes et des diodes laser, tels que les émetteurs rouges, verts, et bleus (RVB). Ces potentialités sont pleinement exploitées avec les semi-conducteurs à grande bande interdite comme les II-VI (CdTe, CdSe). Les boites quantiques, se forment en combinant des semi-conducteurs en désaccord de maille. Ces combinaisons peuvent montrer, dans des conditions spécifiques de la croissance épitaxiale, une transition prononcée de la croissance couche-par-couche 2D à la formation d'îlots 3D (boites quantiques).
Une modélisation basée sur des calculs ab-initio des énergies de surfaces des semi-conducteurs II-VI (CdTe, CdSe) permettrait d'expliquer la transition 2D-3D (formation des boites quantiques).
Les semi-conducteurs sont primordiaux en électronique parce qu'ils offrent la possibilité de contrôler, par divers moyens dont principalement le dopage, à la fois la quantité et la direction du courant électrique les traversant. Ce contrôle n'est possible que par une connaissance approfondie des structures de ces matériaux et leurs relations avec leurs propriétés.
En plus des propriétés structurales, électroniques, élastiques et optiques de ces composés à l'état fondamental et sous l'effet de contrainte, on pourra, grâce à de nouveaux logiciels (VASP,…), accéder aux propriétés thermodynamiques qui sont essentielles pour l'élaboration.
Nous nous intéressons particulièrement aux semi-conducteurs II-VI (tellurures, séléniures) et III-V (nitrures), et leurs hétérostructures. Ces matériaux ont été choisis pour leurs propriétés originales, propriétés radiatives d'une part (fort couplage exciton-photon), propriétés magnétiques d'autre part (comportement ferromagnétique contrôlé par les porteurs. Ceci en fait des matériaux intéressants dans plusieurs domaines du traitement de l'information actuellement en plein essor: émetteurs à courte longueur d'onde, cryptographie quantique (émetteur à photon unique) et électronique de spin.
L'expérience acquise nous a permis d'étendre notre domaine d'investigation aux semi-conducteurs magnétiques dilués et de contribuer à trouver des explications et des solutions à des problèmes qui restent encore posés, nous citerons parmi ceux-ci :
- L'obtention des composés semi-conducteurs présentant un comportement ferromagnétique à température ambiante est devenu un enjeu international. De nombreux laboratoires ont démarré des études sur les semi-conducteurs à faible couplage spin-orbite (c'est-à-dire les semi-conducteurs à grand gap) à la suite de l'extrapolation du modèle de champ moyen qui rend compte des températures critiques observées sur les tellurures et sur les arséniures. Les résultats préliminaires publiés sont encourageants, mais seule une étude complète des propriétés magnétiques et électroniques permettra de conclure.
Le ZnO, par exemple, est un semi-conducteur II-VI à grand gap largement étudié pour ses applications dans le domaine de l'optoélectronique UV. Très tôt il a été proposé comme un des candidats pouvant présenter une phase ferromagnétique à température ambiante une fois dopé avec des métaux de transition. Plusieurs éléments ont étés essayés Mn, Ni, C, V, Co, mais ce n'est que récemment que des résultats probants ont pu être obtenus avec des dopages au cobalt. La motivation pour les études sur le (Zn,O)Co était liée aussi à la possibilité d' obtenir un matériau ferromagnétique transparent avec des perspectives intéressantes d'application dans le domaine de la modulation optique.
- L'élaboration des boites quantiques à base de DMS, se fait par l'incorporation d'ions magnétiques dans les îlots à trois dimension (3D). Il se crée alors des interactions entre les porteurs de charge et les ions magnétiques à travers un mince espace de confinement à trois dimensions sur une échelle d'une dizaine de nanomètres. Ces nanostructures sont de bons candidats pour la production des photons uniques pour la cryptographie quantique, et aussi pour améliorer l'émission de la lumière des diodes électroluminescentes et des diodes laser, tels que les émetteurs rouges, verts, et bleus (RVB). Ces potentialités sont pleinement exploitées avec les semi-conducteurs à grande bande interdite comme les II-VI (CdTe, CdSe). Les boites quantiques, se forment en combinant des semi-conducteurs en désaccord de maille. Ces combinaisons peuvent montrer, dans des conditions spécifiques de la croissance épitaxiale, une transition prononcée de la croissance couche-par-couche 2D à la formation d'îlots 3D (boites quantiques).
Une modélisation basée sur des calculs ab-initio des énergies de surfaces des semi-conducteurs II-VI (CdTe, CdSe) permettrait d'expliquer la transition 2D-3D (formation des boites quantiques).
Responsable:
Pr. Ghouti Merad
Enseignants chercheurs:
M. Benali Rerbal
Mm. Rekia Mahiaoui
Mm. Chahrazed Kellou (née Meftah)
Doctorants:
Melle. Soumia Lardjane
Melle. Amina Larabi
Melle. Aouatif Sari
Mm. Bouayed Debbagh Samira
Melle.Lassar Wafae
M. Brahim Abdellaoui
Mr.Bachir Bouiadjra Oussama
Magistrants:
Melle. Nassima Brahmi
Pr. Ghouti Merad
Enseignants chercheurs:
M. Benali Rerbal
Mm. Rekia Mahiaoui
Mm. Chahrazed Kellou (née Meftah)
Doctorants:
Melle. Soumia Lardjane
Melle. Amina Larabi
Melle. Aouatif Sari
Mm. Bouayed Debbagh Samira
Melle.Lassar Wafae
M. Brahim Abdellaoui
Mr.Bachir Bouiadjra Oussama
Magistrants:
Melle. Nassima Brahmi