Calculs de premier principe réalisés sur des stuctures à base de chalcogènes
Auteur / Autrice : | Pingping Jiang |
Direction : | Pascal Boulet, Marie-Christine Record |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique et sciences de la matière Matières condensées et nanosciences |
Date : | Soutenance le 18/12/2020 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Matériaux divisés, interfaces, réactivité, électrochimie (MADIREL) (Marseille) |
Jury : | Président / Présidente : Émilie Gaudry |
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Pedesseau, Ilaria Ciofini |
Résumé
Propriétés structurales, électroniques et optiques du CuIn1-xAlxSe2 et des matériaux bidimensionnels de type van der Waals (2D vdW) ont été étudiées par calculs DFT. Les résultats montrent que CuIn1-xAlxSe2 a gap direct qui augmente avec la valeur de x.. Le CuIn0.75Al0.25Se2 a été reconnu comme le composé substitué optimal en termes d’énergie de bande interdite et d'efficacité de conversion. Cu/In/Al-Se se trouvent dans la région de transit à couche fermée et présentent une interaction covalente polaire intermédiaire. À mesure que x augmente, le BD de Al-Se diminue et celui de In-Se est le plus fort quelque soit x. Sous contrainte biaxiale, la bande interdite de CuIn0.75Al0.25Se2 diminue plus rapidement sous contrainte de compression que sous contrainte de tension. Sous contrainte biaxiale, CuInSe2/AlP et CuIn0.75Al0.25Se2/AlP ont des décalages de bande de type II avec de petits CBO, qui sont de 12 meV pour le premier et de 283 meV pour le second, contribuant ainsi à leurs rendements de conversion élevés respectivement de 27,39% et 27,41%. Les hétérostructures WX2/MoX2 et GaX/InX ont des énergies de liaison interfaciale respectivement dans les domaines 19-45 meV/Å2 et 6-55 meV/Å2, et des bandes interdites respectivement dans les domaines 0.56-1.52 eV et 0.23-1.49 eV. De plus, leurs coefficients d'absorption sont supérieurs à 105 cm-1 et ceux de GaX/InX supérieurs à ceux de WX2/MoX2. Une relation cubique entre les interactions interatomiques microscopiques et les comportements électromagnétiques macroscopiques a été établie pour les matériaux vdW ; elle relie la sommation pondérée des BD en valeurs absolues et la constante diélectrique statique