Propriétés optiques et optoélectroniques des systèmes graphitiques dopés

Abstract

Dans cette thèse, une analyse approfondie des propriétés structurales, électroniques et optiques des systèmes binaires et ternaires a été réalisée en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéaires à potentiel complet (FP-LAPW) et la méthode des pseudo-potentiels basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Le package Quantum-espresso (PWSCF) a été utilisé afin d'étudier les caractéristiques structurelles et électroniques. Les propriétés optiques sont calculées en utilisant le code Wien2k. Nous avons d’abord étudié les propriétés physiques des systèmes binaires avec des concentrations atomiques variées, tels que le nitrure de bore (BN), le nitrure de carbone (CN) et le carbure de bore (BC), puis nous avons étudié le système ternaire boron-carbone-nitride (BCN). Selon les résultats, il est démontré que les propriétés physiques étudiées sont impactées et ajustables en fonction de la teneur en atomes. Une concentration élevée d'azote (> 50 %) altère la structure en nid d'abeille des systèmes. Les systèmes ternaires B3C12N3 et B6C6N6 sont les seuls à avoir maintenu le gap nul comme dans le cas du graphène. On a constaté une large bande interdite pour B9N9 (~3,9 eV) et un écart modéré pour B6N12 et B3N15 (˜2 eV). De plus, les caractéristiques optoélectroniques peuvent également être ajustées en fonction de la variation de la quantité d'atomes de bore et d'azote. Selon les résultats, ces systèmes ont la capacité d'absorber la lumière dans tous les spectres. Cependant, ils ont une absorption plus active dans les régions ultraviolettes que dans les régions visibles. Par la suite, nous avons étudié le coefficient d’absorption optique du graphène, du borophène, du nitrogène et des systèmes binaires dopés par substitution de divers défauts atomiques. D'après les résultats, il a été constaté que l'absorption est plus intense dans les systèmes dopés que dans les systèmes purs, avec un décalage vers la région UV pour tous les systèmes. Dans la région UV, les pics les plus élevés sont plus marqués que dans les systèmes purs.