étude ab-initio des propriétés électroniques et optiques de couches minces à base de tio2.

Listes des figures

FIGURE 1.1. Le dioxyde de titane sous forme de poudre 4

FIGURE 1.2. Structure de la phase rutile de Ti02 5

FIGURE 1.3. Structure de la phase anatase de Ti02 6

FIGURE 1.4. Structure de la phase brookite de Ti02 6

FIGURE 1.5. Cycle auto-cohérant de la résolution des équations de Kohn et Sham 19

FIGURE 2.1. Schéma général d'un procédé de dépôt par pyrolyse par pulvérisation 22

FIGURE 2.2. Logiciel Materials Studio 23

FIGURE 2.3. (A) Station de calcul, (B) Logiciel Team Viewer 23

FIGURE 2.4. Code CASTEP dans Materials Studio 24

FIGURE 2.5. Optimisation de la géométrie avec CASTEP 25

FIGURE 2.6. Super cellule de la phase anatase : (A) Super cellule (2 X 2 X 1) et (B) Super

cellule (3 X 3 X 1) 26

FIGURE 2.7. Principe de l'algorithme du Verlet-Leap-Frog 31

FIGURE 2.8. Représentation schématique de la duplication de la boite de simulation à deux dimensions. En utilisant les conditions aux limites périodiques, lorsqu'une particule se déplace et quitte la boite principale, ses images dans les cellules voisines se déplacent de la même

façon. 32

FIGURE 3.1. Structure cristalline du dioxyde de titane anatase 37

FIGURE 3.2. Variation de la convergence en fonction de l'énergie de coupure 38

FIGURE 3.3. (A) Structure avant l'optimisation, (B) et (C) : Optimisation de la géométrie du

TiO2 39

FIGURE 3.4. La convergence d'optimisation avec CASTEP 40

FIGURE 3.5. L'optimisation de la géométrie du TiO2 anatase en fonction d'énergie 40

FIGURE 3.6. Schéma des déplacements des atomes pour les différentes modes des vibrations

41

FIGURE 3.7. Spectres Raman expérimentale du TiO2 anatase 42

FIGURE 3.8. Spectres Raman du TiO2 anatase DFT/B3LYP 44

FIGURE 3.9. Les structures des bandes du TiO2 anatase 46

FIGURE 3.10. Les densités d'état électronique DOS du TiO2 anatase 48

FIGURE 3.11. Fonction diélectrique du TiO2 anatase 50

FIGURE 3.12. L'absorbance du TiO2 anatase calculé par GGA-PBE 51

FIGURE 3.13. Le spectre d'absorption et de réflexion expérimentale du TiO2 anatase 52

FIGURE 3.14. Détermination de gap optique du TiO2 anatase 53

FIGURE 3.15. L'indice de réfraction en fonction de l'énergie du TiO2 anatase 54

FIGURE 3.16. La structure anatase en cours de calcul dynamique 57

FIGURE 3.17. Evolution de la constante du mouvement en fonction du temps de simulation

57

FIGURE 3.18. Evolution de la pression en fonction du temps de simulation 58

FIGURE 3.19. Evolution de la température en fonction du temps de simulation 58

FIGURE 3.20. Statut de calcul des paramétres de mailles 59

FIGURE 3.21. Les structures des bandes pour deux pressions 61

FIGURE 3.22. Les densités d'états électroniques DOS 62

Liste des tableaux

TABLEAU 1.1. Différences entre les trois structures de Ti??2 7

TABLEAU 2.1. Ensembles statistiques 34

TABLEAU 3.1. Variation de la convergence en fonction des différentes valeurs d'énergie

de coupure 38

TABLEAU 3.2. (a) Paramétres de maille de l'anatase, (b) Coordonnées cartésiens 41

TABLEAU 3.3. Fréquences des différentes bandes Raman de la phase anatase du TiO2 43

TABLEAU 3.4. Les valeurs de l'énergie de gap obtenue [40] 49

TABLEAU 3.5. Fonction diélectrique du TiO2 51

TABLEAU 3.6. Les paramétres des mailles calculés et expérimentales 60