Investigation des Effets de la Basse Dimensionnalité sur les Paramètres Energétiques et Acoustiques de Nano-Semiconducteurs
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Date
2016
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Abstract
Cette thèse a pour objectif d'étudier et modéliser les effets de la basse dimensionnalité sur les
paramètres énergétiques et acoustiques de nano-semiconducteurs. Elle est constituée essentiellement
de deux parties distinctes. La première partie correspond à l’étude théorique des nano-clusters de
Silicium, Germanium, Etain, Plomb, Carbone, Or, Argent et Cuivre (Sin, Gen, Snn, Pbn, Cn, Aun, Agn,
Cun), avec n = [2-10[ atomes. Nous avons déterminé des relations analytiques reliant l’énergie de
liaison aux nombres d’atomes, n. Nos modèles théoriques sont en bon accord avec les valeurs
expérimentales disponibles. La deuxième partie a porté essentiellement sur l’analyse de l’influence
des diamètres nanométriques sur certains paramètres élastiques-acoustiques (constantes élastiques,
vitesses et impédances acoustiques, coefficients de réflexion, signatures acoustiques, etc.) de nanofils
de : (i) ZnO et (ii) SiC/SiO2. Nous avons établis des approches prédictives des constantes acoustiques
en fonction du diamètre nanométrique puis nous avons comparé le comportement nanomécanique avec
celui macromécanique. On a pu déduire les résultats suivants:
L'énergie de liaison par atome augmente avec l’augmentation de nombre d’atomes de nano cluster (Sin, Gen, Snn, Pbn, Cn, Aun, Agn, Cun) selon les relations suivantes:
(Eb)Si = 3.73 – 6.29 exp (-nSi /2.03)
(Eb)Ge = 3.25 – 5.65 exp (-nGe /1.83)
(Eb)Sn = 2.56 – 4.35 exp (-nSn /1.88)
(Eb)C = 5.71 – 12.53 exp (-nC /1.28)
(Eb) Pb = 2.19 – 3.35 exp (-nPb /2.37)
(Eb)Au = 2.39 – 3.86 exp (-nAu /2.24)
(Eb)Ag = 1.94 – 4.02 exp (-nAg /1.52)
(Eb)Cu = 2.52 – 3.68 exp (-nCu /3.15)
Les propriétés élastiques A (E, G, B, VL, VT, VR, θ L, θ T, θ R) de ZnO nano-fils diminuent avec
l'augmentation du diamètre dans le cadre de la relation:
A = a + b exp(-Dn-fil/c)
Les propriétés élastiques A (E, G, B, VL, VT, VR, θ L, θ T, θ R, ZL, ZT, Zsol.) des nano-fils de
SiC/SiO2 augmentent avec l’augmentation du diamètre nanométrique de la manière suivante:
A = α D
2
n-fil +β Dn-fil +C