Impact de la taille de la supercellule sur les propriétés physiques du silicium poreux

Abstract

Le modèle géométrique adopté dans ce travail est le modèle supercellule. Nous avons étudié l’influence de la taille des supercellules sur les propriétés structurales, électroniques et élastiques. En utilisant trois supercellules de tailles différentes : 32(2x2x1), 64(2x2x2) et 72(3x3x1) différentes porosités ont été créés dans chaque supercellule qui varie de P=1.38% à 40.62% tout en gardant la même symétrie de chaque structure. L’optimisation géométrique indique une dilatation des supercellules attribuée à l'interaction hydrogène-hydrogène sans changement de phase. La dilatation calculée avec la plus grande supercellule ( 5 %) s’accorde mieux avec le résultat expérimental. L’analyse de la structure des bandes électroniques montre que toutes les porosités étudiées possèdent un gap direct avec un élargissement de la largeur de la bande interdite (qui varie de 0,6eV à 2,1eV) qui varie en fonction de la porosité. Cet élargissement dépend de la taille de la supercellule. Les résultats montrent que plus la supercellule est petite, le confinement quantique est plus intense et les résultats divergent des résultats expérimentaux L’étude des propriétés élastiques a montré que le silicium poreux est mécaniquement stable, mais avec des constantes de rigidité plus faibles que celles du silicium massif. De plus, le module de Young E diminue lorsque la porosité augmente, et ceci pour les trois supercellules montrant une diminution de la rigidité pour les systèmes de fortes porosités