Etude par diffusion des neutrons et simulation monte carlo de la transition semiconducteur-metal a la fusion des semiconducteurs tetraedriques. Le cas des alliages cdx te1-x

• Auteur / Autrice : GILLES PRIGENT
• Direction : Robert Bellissent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Deux comportements distincts sont observes a la fusion des semiconducteurs classiques. Les elements du groupe iv (silicium, germanium), comme les composes iii-v (gaas, gasb), subissent a la fusion une transition semiconducteur - metal (sc-m) : la structure diamant de leur phase solide est brisee au profit d'un ordre local hexacoordonne plus compact dans le liquide. En revanche, certains composes ii-vi (cdte, znte), restent semiconducteurs dans l'etat liquide avec un ordre local similaire a celui de leur phase solide. Nous presentons, dans une premiere partie, une etude a la fois, experimentale, par diffusion des neutrons et theorique, par simulation monte carlo en liaisons fortes, du tellurure de cadmium liquide (i-cdte) visant a saisir les mecanismes physiques a l'origine de l'existence ou de l'absence de la transition sc-m a la fusion. Sur le plan experimental, la modelisation du facteur de structure mesure montre qu'un ordre local tetraedrique reste largement preponderant dans l'etat liquide. Une experience originale de diffusion anomale de neutrons au seuil du cadmium, meme preliminaire, nous confirme dans cette hypothese. Incidemment, nous montrons la faisabilite d'une telle experience et nous en suggerons quelques ameliorations possibles pour un proche avenir. Sur le plan theorique, nous montrons que la persistance de l'ordre local tetraedrique peut etre attribuee au caractere a la fois ionique et covalent de la liaison chimique dans le compose i-cdte. En effet, le transfert de charge permet la conservation d'un ordre chimique alternant dans le liquide, lequel est alors soumis a la forte tendance a l'hybridation qui stabilise un ordre local tetraedrique en depit de l'agitation thermique. Dans une seconde partie, nous etudions la structure des alliages liquides cd xte 1 x. Le cadmium comme le tellure etant metalliques a l'etat liquide, une transition sc-m doit necessairement avoir lieu de part et d'autre de la concentration stchiometrique. Pour les alliages riches en cadmium, nous montrons que la transition sc-m, vers x = 0. 8, s'accompagne d'une tendance a la demixtion entre des domaines compacts de cadmium et des domaines peu denses de cdte. Pour les alliages riches en tellure, la transition sc-m, vers x = 0. 2, conduit a une structure en chaine, distorsion de peierls d'un ordre local hexacoordonne.