Etude numérique des propriétés structurales, élastiques et mécaniques des composés binaires III-V à base de bore (BN, BP, BAs et BSb

Abstract

Dans cette thèse, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques et par conséquent, l’effet de l’anisotropie sur certains paramètres mécaniques de quelques semiconducteurs III-V à base de bore BX (X=N, P, As et Sb) dans la phase cubique zincblende (β ou B3). Dans toute l’étude, nous avons utilisé un calcul ab-initio basé sur la théorie de la fonctionnelle de densité DFT combinée avec la méthode de pseudopotentiel. Les formes proposées par Trouiller Martins et HGH sont utilisées pour les pseudopotentiels. Les équations de Kohn-Sham ont été résolues d’une manière self-consistente, en utilisant une base d’ondes planes implantée dans le code ABINIT. Pour le traitement d’échange et de corrélation (exchange-correlation), nous avons utilisé l’approximation de la densité locale LDA. Les intégrations dans le réseau réciproque ont été faites en utilisant la méthode de génération des points k de Monkhorst et Pack. Le paramètre de maille (constante de réseau), les densités moléculaire et cristalline, les matrices des constantes et des compliances élastiques, le module de rigidité et sa dérivée, le paramètre de déformation interne, le module de cisaillement, le facteur d’isotropie, les coefficients de Cauchy et de Born, la microdureté Knoop, et par conséquent l'effet de l'anisotropie sur les variations d’autres paramètres mécaniques tels que : le module de Young, et le coefficient de Poisson selon certaines directions cristallographiques sont étudiés à une pression nulle et sous l’effet de la pression hydrostatique. La dépendance du volume de la maille et de la pression hydrostatique, les pressions de transition de la phase zincblende à la nouvelle structure cristallographique la plus probable (la phase NaCl ou la structure amorphe) sont ainsi obtenues. Les vitesses de propagation des ondes élastiques longitudinales et transversales selon certaines orientations cristallographiques sont déterminées, ces dernières sont ensuite utilisées pour la prédiction de la température de Debye. La majorité des résultats déterminés par le formalisme (DFT+PP+PW) à une pression nulle sont en bon accord avec les données expérimentales et les valeurs calculées par d'autres approches théoriques.