Modélisation de structures atomiques et électroniques. Matériaux fonctionnels nanostructurés pour la micro et l'optoélectronique

We studied the electronic properties of silicon nanocrystals embedded in silica SiO2 matrix doped and undoped by erbium. First, we were interested in silicon nanocrystals embedded in different crystallin forms of SiO2. We built several models by changing the size of the supercell and of the nanocrystal. Then, we studied the influence of some parameters on the electronic properties: the nanocrystal size, the interface defects, the nanocrystal density per volume unity of material and the crystallin form of the matrix. Finally, from the nanocrystals structures obtained previously, we added an erbium atom per supercell. We explored the stability of the different rare earth positions and the electronic properties of the material in order to envisage a possible energie transfer mechanism between a silicon nanocrystal and an erbium atom.
L'approche de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) est utilisée pour étudier les propriétés électroniques de nanograins de silicium incorporés dans une matrice de silice SiO2 dopée ou non avec de l'erbium. D'abord, nous nous sommes intéressés au matériau constitué de nanograins de silicium immergés dans différentes formes cristallines de SiO2. Nous avons construit plusieurs modèles (supercellules cubiques de taille différentes contenant un grain de silicium dont la taille est également variable). Nous avons ainsi étudié l'influence de plusieurs paramètres sur les propriétés électroniques: la taille des nanograins, les défauts à l'interface, la densité de nanograins par unité de volume de matériau et la phase cristalline de la matrice. Enfin, à partir des structures de nanograins obtenues précédemment, nous avons ajouté un atome erbium par supercellule. Nous avons exploré la stabilité de différentes positions de la terre rare ainsi que les propriétés électroniques du matériau afin d'envisager un mécanisme possible de transfert d'énergie entre un nanograin de silicium et un ion erbium.