Simulation atomistique du nitrure de gallium sous contrainte biaxiale.

Abstract

Le nitrure de gallium (GaN) est semi-conducteur appartenant à la famille des matériaux nitrures-III qui présente des propriétés remarquables pour des applications dans des dispositifs électroniques et optoélectroniques. Dans ce travail, nous avons étudié le GaN dans sa forme wurtzite à l’état d’équilibre et sous contrainte biaxiale appliquée dans le plan de base (0001). Les simulations atomistiques réalisées sont basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) où la fonctionnelle d’échange et corrélations GGA-PBESol a été utilisée. En premier lieu, nous avons pu déterminer différentes propriétés physique du GaN wurtzite, dont les propriétés structurales, les propriétés élastiques, les propriétés thermodynamiques et les propriétés électroniques. Nos résultats montrent que pour la majorité de propriétés étudiées la fonctionnelle GGA-PBESol présentent des performances supérieures comparées aux fonctionnelles GGA-PBE et LDA-PZ. En Second lieu, nous avons montré que l’application d’une contrainte biaxiale dans le plan de base (0001) impacte les différentes propriétés physiques du GaN. L’application d’une contrainte extensive correspondant à une déformation de +15%, induit une transition de phase du GaN, d’une wurtzite à une structure graphitique. Cette transition de phase du premier ordre est accompagnée d’une transition d’un état semi-conducteur à un état métallique.