Modelisation du transport non lineaire perpendiculaire aux interfaces dans les superreseaux iii-v

Modelisation of nonlinear electronic transport perpendicular to interfaces in semiconductor superlattices

• Auteur / Autrice : Ghulam Farouk
• Direction : JEAN-FRANCOIS PALMIER
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Cette these a pour but l'etude du transport non lineaire dans les superreseaux iii-v. Les superreseaux sont constitues de l'alternance periodique des couches de deux materiaux a et b. L'introduction de cette superperiodicite d, generalement tres grande devant la periode des materiaux de depart, modifie la structure de bande initiale. Ainsi des minizones de brillouin et de minibandes de quelques mev sont formees. La richesse de la structure de bande des superreseaux est a l'origine d'effets non lineaires tres interessants en transport. Recemment l'existence d'une conductivite differentielle negative dans ces structures a ete mise en evidence; sous champ electrique perpendiculaire aux interfaces, la vitesse moyenne electronique croit d'abord lineairement avec le champ electrique f jusqu'a une valeur critique f#c et diminue ensuite. On etudie par un logiciel numerique applique a l'equation integrale de boltzmann en champ electrique homogene, le transport entre etats etendus de bloch dans ces structures. On determine d'abord la structure de bande de l'ensemble a partir des materiaux constituants a et b. Puis on calcule les probabilites de transition entre etats electroniques dues aux phonons optiques polaires, phonons acoustiques, impuretes ionisees et rugosites d'interface. Ensuite la fonction de distribution electronique est determinee par des algorithmes numeriques. Les parametres de transport tels que la vitesse moyenne, l'energie moyenne et la mobilite electronique s'en deduisent. Ces calculs nous ont permis de trouver un bon accord theorie-experience dans les superreseaux iii-v. Aux valeurs elevees du champ electrique, les etats deviennent localises sur les differents puits d'un superreseau, conduisant aux niveaux discrets de wannier-stark. On considere alors le transport par sauts (hopping) entre etats localises, en calculant le comportement aux limites des lois de courant-tension. Cette etude se complete par une comparaison des resultats obtenus par les deux modeles de transport