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FOTON-OHM              

UMR CNRS 6082  

Simulations

L'équipe a une expérience dans le calcul des états électroniques dans les nanostructures semiconductrices : puits quantiques et îlots quantiques pour des applications optoélectroniques. Différentes méthodes de calculs ont été expérimentées au laboratoire et notamment les calculs dans l'approximation k.p à 1 bande, 8 bandes ou 30 bandes, avec différents degrés d'approximation et une part importante de calculs analytiques. Un bilan de quelques activités de simulation réalisées dans les réseaux d'excellence européens peut être trouvé ici :

Bilan simulation 2007

Bilan simulation 2012

L'objectif est d'étendre ensuite les calculs aux effets physiques complexes tels que :

-         Saturation de l'absorption

-         Effets Auger

-         Piezoélectricité non-linéaire

-         Couplages électroniques verticaux ou horizontaux pour la maîtrise des effets de polarisation ou d'injection des porteurs (effet tunnel)

-         Mélanges entre bandes X et Gamma

-         Effets multiexcitoniques

-         .

La méthode k.p est étendue, pour les hétérostructures, au-delà de l'approximation des fonctions enveloppes, par une méthode hybride de type LCBB. Ces nouveaux résultats sont comparés à des résultats de type liaisons fortes.  

Les calculs empiriques sont complétés par des calculs atomistiques de type ab initio (logiciels abinit ou siesta). Ces approches plus gourmandes en temps de calcul, sont utilisées pour étudier les paramètres de base de nouveaux matériaux, les alignements de bandes, les transferts de charge aux interfaces, . Elles sont appliquées aux matériaux massifs, aux super réseaux de courtes périodes, à des supermailles spéciales (type SQS) pour des alliages étudiés au-delà de l'approximation VCA .

Les simulations sont confrontées aux expériences de photoluminescence (résolue ou non en temps), d'absorption , de caractérisations structurales ... Elles permettent à la fois de comprendre les phénomènes physiques et sont un outil précieux pour le dessin et l'optimisation des composants réalisés au laboratoire.

Calculs analytiques à 1 bande : îlot lenticulaire et « rings » quantiques

 (J. Even et al, J. Phys. A 2004)

 

Matériaux et nanostructures pour le moyen-infrarouge

(C. Cornet et al, J. Appl. Phys. 2005)

 

Etats hybrides par couplage latéral 0D-2D : étude de type k.p 

(C. Cornet et al, Phys. Rev. B 2005)

Dynamique de recombinaison dans les îlots InAs/InP : couplage vertical

(P. Miska et al, App. Phys. Lett. 2005)

Calculs de type k.p 8 bandes avec géométrie réaliste de l'îlot InAs/InP : effet des contraintes  et de l'orientation du substrat (311) ou (100)

(C. Cornet et al, Phys. Rev. B 2006)

Approximation axiale pour les déformations et la piezoélectricité non-linéaire : nanostructures en structure zinc-blende

(J. Even et al, App. Phys. Lett. 2007)

Approximation axiale pour les états électroniques : nanostructures en structure zinc-blende

(J. Even et al, Phys. Rev. B 2008)

Analyse des symétries et modèle exact pour le potentiel électrostatique et les états électroniques : nanostructures en structure würtzite (InN/GaN)

(J. Even et al, App. Phys. Lett. 2009)

Effets non-linéaires Auger et dynamique de recombinaison dans les îlots InAs/InP

(P. Miska et al, App. Phys. Lett. 2009)

Méthode k.p hybride (LCBB) : super-réseaux GaAs/AlAs

(projet ANR Biquinis)

Calculs atomistiques de type ab initio et paramétrage k.p : BInAs massif et puits BInAs

(N. Chimot et al, Physica B 2005)

Calculs atomistiques de type ab initio : polymorphisme et états d'InAs massif en grande déformation

 

(L. Pedesseau et al, J. Phys. D : Appl. Phys. 2008)

Calculs atomistiques de type ab initio : raccords de bande dans des super réseaux InAs/Si

(projet ANR Biquinis)

 

L'équipe possède donc 3 stations de calculs lui permettant de développer des calculs complexes en parallèle :

***1 station Tyan VX50 S4985 : 8 processeurs opteron 8354 2.2GHz à 4 coeurs (32 cpu), 16GO de mémoire (ext. à 128GO), disque dur 2x500GO
système : linux Suse 10.1 KDE 3.5.1, logiciels : abinit 5.4.4, siesta 2.0.1, Xcrysden

***1 station Tyan VX50 S4881 : 8 processeurs opteron 8212 2GHz à 2 coeurs (16cpu), 16GO de mémoire (ext. à 128GO), disque dur  500GO
système : linux Suse 10.1 KDE 3.5.1, logiciels : abinit 5.4.4, siesta 2.0.1, Xcrysden

***1 station Tyan VX50 S2892 : 2 processeurs opteron 275 2.2GHz à 2 coeurs (4cpu), 16GO de mémoire, disque dur 200GO
système : linux Suse 10.1 KDE 3.5.1, logiciels : abinit 5.4.4, siesta 2.0.1, Xcrysden
système : Windows xP64 bits professionnel : logiciels : COMSOL3.4, matlab 7

 

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