| Etablissement | Université de Sidi Bel Abbès - Djillali Liabes | | Affiliation | Département d'Electronique | | Auteur | SAYAH, Naïmi | | Directeur de thèse | Abid Hamza (Professeur) | | Filière | Electronique | | Diplôme | Doctorat | | Titre | Etude des propriétés électroniques et optiques des hétérostructures Application aux alliages semiconduteurs à base d'Uranium | | Mots clés | Hétérostructures puits quantique, dispositif, semiconducteur à base d'Uranium, confinement, | | Résumé | L'étude des hétérostructures obtenues en juxtaposant des couches de matériaux différents a donné un nouvel essor à la physique des semi-conducteurs, tant sur le plan recherche fondamentale qu'en vue d'applications. La différence des gaps d'énergies, entre les matériaux constituant une hétérostructure semi-conductrices, a pour effet de créer des puits de potentiels pour les électrons de conduction (ou pour les "trous" que constitue un manque d'électrons dans la bande de valence). Les techniques actuelles de croissances épitaxiales permettent de réaliser des empilements de couches très minces, à l'échelle de quelques couches d'atomes, à l'intérieur desquelles les électrons sont confinés. Grâce à l'épitaxie et à la gravure, on peut fabriquer des milieux de basse dimensionalité (2D, 1D ou 0D) qui changent les propriétés optiques et électroniques des matériaux. A travers le confinement quantique des électrons et des trous, les densités d'état sont modifiées ainsi que les forces d'oscillateurs. L'exciton, entité hydrogénoïde formée par un électron et un trou en interaction coulombienne, présente aussi des propriétés spécifiques lorsqu'il est confiné dans un puits de potentiel.
Ces structures sont particulièrement intéressantes de par les possibilités qu'elles offrent sur le plan fondamental pour la physique des systèmes de basse dimensionalité. Il s'agit de la physique des puits quantiques et super-réseaux (2D), des fils quantiques (1D) et des boîtes quantiques (0D). Cependant, ce n'est pas seulement l'intérêt pour la physique fondamentale qui stimule l'activité de cette branche de la recherche, mais aussi le formidable potentiel qu'elle représente pour les applications dans le domaine de l'opto-électronique ou du traitement optique de l'information (détecteurs de rayonnement, micro-lasers, portes logiques optiques...).
Notre choix s'est porté sur les matériaux semiconducteurs à base d'Uranium.
Parmi ces derniers, on trouve le dioxyde d'uranium qui possède des propriétés intéressantes :
a) il a un gap d'énergie de l'ordre de 1,3 eV, intermédiaire entre celles du silicium et de l'arséniure de gallium GaAs, proche de l'optimum d'efficacité pour l'absorption du rayonnement solaire. Il a un spectre d'absorption assez large, incluant l'infra-rouge, ce qui accroît encore son efficacité, et une conductivité électrique intrinsèque à température ambiante voisine de celle du silicium monocristallin. Il peut ainsi être utilisé pour réaliser des cellules solaires de type Schottky et d'autre dispositif optoélecroniques;
b) sa constante diélectrique est voisine de 22, contre seulement 11,2 pour le silicium et 14,1 pour l'arsiniure de gallium GaAs, ce qui rend possible la réalisation de circuits intégrés ayant une plus forte densité d'intégration avec UO2 qu'avec Si et GaAs ; ces circuits ont également une tension de claquage plus élevée et une moins grande susceptibilité à l'effet tunnel CMOS ;
c) Il possède un coefficient Seebeck à température ambiante est de l'ordre de 750 µV/K, près du triple de celui de la plupart des matériaux étudiés pour les applications thermoélectriques ;
• Résistant à haute température , jusqu'à pas moins de 2 300 °C, ce qui le rend apte à servir pour des applications à haute température ;
• le dioxyde d'uranium a également une bonne tenue aux radiations, ce qui permet de l'utiliser pour réaliser des composants électroniques durcis aux radiations.
Ce travail concerne l'étude des propriétés éléctroniques et optiques des hétérostructures semiconductrices à base d'Uranium et leurs applications en utilisant différentes méthodes de calcul (Pseudopotentiel, ab-initio telles que FP-LMTO et FP-LAPW, et semiempiriques… ) en se basant sur des données expérimentales et théoriques afin de vérifier la puissance des modèles proposés. Pour clôturer cette étude nous tenterons d’étudier ces matériaux sous différentes influences extérieures. - L’exploitation de ces résultats nous permettra de mieux comprendre les propriétés électroniques et optiques des hétérostructures et de leurs applications. | | Statut | Validé |
|