Les phonons : un 'mésoscope' naturel pour l'étude du désordre d'alliage

Phonons : a naturel ''Mesoscope'' into the alloy disorder

• Auteur / Autrice : Allal Chafi
• Direction : Olivier Pagès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/11/2008
• Etablissement(s) : Metz
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMD - Laboratoire de Physique des Milieux Denses - EA 3469
• Jury : Président / Présidente : Gérard Le Caër
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Bormann, Francois Demangeot, Jean Geurts, Joseph Hugel, Henri Mariette, Andreï Postnikov

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transformations ordre-désordre (alliages)

Semiconducteurs

Phonons

Mots clés libres

Approximation du cristal virtuel

Mésoscope

Résumé

Nous montrons de quelle manière il est possible de surmonter de sérieux problèmes de compréhension et de classification du comportement phonon des alliages semiconducteurs usuels, qui découlent de l'utilisation classique de l'Approximation du Cristal Virtuel (ACV) pour décrire le désordre d'alliage. Ainsi, des systèmes aussi différents que In- GaAs (1-liaison!1-phonon), InGaP (2-phonon modifé) et ZnTeSe (2-liaison!1-phonon) trouvent une unité de comportement - vraisemblablement universelle - dans le cadre d'un modèle de 'Percolation' (1-liaison!2-phonon) développé sur site. Le changement de paradigme de la VCA (échelle macroscopique) vers la Percolation (échelle mésoscopique) révèle une authentique spécificité des phonons du centre de la zone de Brillouin - qui est d'apporter une information naturelle sur le désordre d'alliage à cette échelle inhabituelle qu'est le mésoscopique. Nous irons jusqu'à introduire une terminologie propre, et dire que ces phonons se comportent en véritable MESOSCOPE'. En particulier, cela ouvre des perspectives nouvelles pour l'étude des effets d'organisation spontanée à longue portée dans les cristaux mixtes, qu'il s agisse de ségrégation (InGaP2) ou d'anti-ségrégation (GaInAsN).

We demonstrate how to overcome serious problems of understanding and classifcation of vibration spectra in semiconductor alloys, following from traditional use of the Virtual Cristal Approximation (VCA). We show that such different systems as InGaAs (1- bond!1-phonon behavior), InGaP (modifed 2-phonon) and ZnTeSe (2-bond 1-phonon) obey, in fact, the same phonon mode behavior, hence probably a universal one, of a percolation type (1-bond!2-phonon, developed in our group). The change of paradigm from the VCA (macroscopic scale) to the Percolation (mesoscopic scale) reveals a specificity of zone-center phonons, that is to provide natural insight into the alloy disorder at the unusual mesoscopic scale. In fact, we introduce a terminology, and say that these phonons behave as a true 'MESOSCOPE'. In particular, this opens up new perspectives for studying the effects of long-range spontaneous organization in mixed crystals, ranging from segregation (InGaP2) to anti-segregation (GaInAsN).