Etude théorique des propriétés structurales, électroniques et optiques du CuO-ZnO
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Ce travail présente une étude théorique des propriétés physiques : structurales, électroniques et
optiques du composite CuO-ZnO et cela les en comparent aux propriétés de l'oxyde de zinc
ZnO et l'oxyde de cuivre (CuO et Cu2O) pris séparément.
Les calculs ont été réalisés à l’aide du code CASTEP, en employant la méthode des ondes planes
(PW) en combinaison avec l’approche du pseudopotentiels (PP). Pour décrire les effets
d’échange et de corrélation, l’approximation du gradient généralisé (GGA-PBE) a été
principalement utilisée. Afin de corriger la sous-estimation du gap énergétique caractéristique
de GGA-PBE, la correction de Hubbard (GGA+U) a été appliquée.
L’optimisation géométrique a permis de confirmer que l’introduction du cuivre dans le réseau
cristallin du ZnO ne provoque pas de distorsion significative. L’analyse de la structure de bande,
effectuée à l’aide de la méthode GGA+U, montre que l’incorporation du cuivre induit une
réduction significative de la bande interdite. Le gap électronique passe ainsi de 3,43 eV pour le
ZnO pur à 1,447 eV, 2,21 eV et 1,48 eV respectivement pour les structures 1, 2 et 3 choisit dans
le travail. Ces valeurs sont cohérentes avec les mesures expérimentales, qui situent
généralement le gap du composite entre 1 et 2,5 eV.
Nous observons également que l’ajout du cuivre induit un déplacement du seuil d’absorption
vers des longueurs d’onde plus élevées (red-shift), ce qui correspond à une absorption dans des
plages d’énergie plus faibles (domaine du visible).
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Physique des Matériaux
