Electronic Structure Of 2D Materials - MERROUCHE, Abir (UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA, 2023)
En raison de leurs propriétés structurales et électroniques distinctives, les matériaux bidimensionnels (2D) et tridimensionnels (3D), en particulier le nitrure de bore hexagonal (h-BN) et le nitrure de gallium (GaN), ont fait l'objet d'une attention particulière. Les diverses propriétés de ces matériaux en font des candidats prometteurs pour un large éventail d'applications, y compris l'électronique, l'optoélectronique et au-delà. Le h-BN et le GaN ont des caractéristiques structurales distinctes. Le h-BN est composé d'un réseau hexagonal d'atomes de bore et d'azote alternés, produisant une structure 2D en nid d'abeille avec une large bande interdite. En revanche, le GaN a une structure cristalline cubique ou hexagonale avec de fortes liaisons covalentes entre les atomes de gallium et d'azote dans sa forme 3D en masse. Ces différences structurales sont à l'origine de leurs propriétés matérielles distinctes. En termes de propriétés électroniques, le h-BN est un isolant en raison de sa large bande interdite. Cette propriété, associée à son exceptionnelle stabilité thermique et chimique, fait du h-BN un matériau diélectrique approprié, un revêtement protecteur ou un substrat pour toute une série de dispositifs électroniques. En revanche, le GaN a une bande interdite relativement étroite, ce qui en fait un excellent semi-conducteur de transport électronique. Cette qualité lui permet d'être utilisé dans des dispositifs électroniques à haute puissance et à haute fréquence, tels que les DEL, les lasers et les amplificateurs de puissance. En outre, la structure 2D du h-BN lui confère d'autres propriétés électroniques intéressantes. Le h-BN présente des effets de confinement quantique distincts et des interactions électron-électron intenses, qui donnent lieu à des phénomènes tels que les excitons et les plasmons, en raison de sa structure atomiquement fine. Ces caractéristiques rendent le h-BN applicable à l'optique quantique et aux applications nanophotoniques. En outre, l'intégration du h-BN et du GaN dans des hétérostructures ou des systèmes de matériaux hybrides permet de combiner leurs propriétés uniques. Ces structures composites permettent l'ingénierie des alignements de bandes, des états d'interface et du transport électronique, ouvrant ainsi la voie à la création de nouveaux dispositifs dotés de fonctionnalités et de performances améliorées. Le h-BN et le GaN, sous leurs formes 2D et 3D, présentent des propriétés structurales et électroniques remarquables. Pour la conception et la fabrication de dispositifs électroniques et optoélectroniques avancés, il est essentiel de comprendre et d'exploiter ces propriétés. La poursuite de l'exploration et de la recherche sur ces matériaux offre un grand potentiel pour propulser les avancées technologiques dans une variété de disciplines.
Keywords: Nanomatériaux, matériaux 2D et 3D, h-BN, propriétés structurales et électroniques, DFT, FP-LAPW.