Structure Electronique

Dans notre groupe nous réalisons des calculs de structure électronique de différents types de nanostructures (nanocristaux de semiconducteurs, nanofils de semiconducteurs) ou d’oxydes épitaxiés sur semiconducteurs.

Nous combinons des calculs ab initio (Théorie de la Fonctionnelle de la Densité) et semi-empiriques (liaisons fortes) pour simuler la matière à l’échelle nanométrique. Ces travaux se font souvent en étroite collaboration avec les expérimentateurs.

Nous sommes surtout focalisés sur l’étude des propriétés suivantes:
– propriétés optiques (absorption, photoluminescence)
– effets des interactions coulombiennes (excitons, corrections de self-énergie, blocage de Coulomb)
– couplage électron-phonon (transitions optiques assistées par phonons, transport inélastique)
– propriétés diélectriques
– transport (Landauer, diffusion)
– microscopie STM et spectroscopie
– croissance épitaxialle.

Nanocristaux et nanofils

Les nanocristaux de semiconducteurs sont fortement étudiés pour leur propriétés physiques originales et leurs applications en micro-électronique, en opto-électronique (lasers, optique non-linéaire), en nano-électronique (transistors et mémoires à un électron) et en biologie. Avec des tailles inférieures à 10 nm, les nanocristaux sont caractérisés par un fort confinement quantique. Notre groupe a une activité importante autour des nanocristaux de Si, CdSe, CdTe, ZnO, PbSe… Il a développé des outils théoriques efficaces pour traiter ces nanostructures dont la taille varie de 1 à 15 nm. Les mêmes types d’approches sont utilisées pour étudier les nanofils de semiconducteurs fabriqués par des techniques de croissance VLS, en particulier leurs propriétés de transport.

Dans le domaine de l’électronique moléculaire, notre objectif principal est l’étude théorique et la simulation de transfert d’électron dans les molécules ou dans des mono-couches moléculaires.

Spectroscopie théorique

Nous travaillons également en simulation d’images STM et en spectroscopie de surfaces, défauts et nanostructures. Les propriétés optiques de nanotubes de C et de BN sont prédites par des approches ab initio, en incluant les effets excitoniques en résolvant l’équation de Bethe-Salpeter.

Le graphène (un feuillet de graphite) est la brique de base du graphite (3D) et des nanotubes de carbone (1D). Récemment, de nombreuses études ont démontré qu’une simple couche de graphène peut être isolée et peut être utilisée pour construire des transistors ambipolaires possédant une forte mobilité électrique. De plus, la dispersion linéaire des bandes au point K de la zone de Brillouin a des conséquences très intéressantes sur les propriétés de magnéto-transport comme l’effet Hall quantique demi-entier. Nous travaillons sur les propriétés spectroscopiques du graphène: calculs de la dispersion de phonons (pour lesquels il faut aller au delà des méthodes standards de DFT) et les spectres Raman des mono- et multi-couches de graphène. Enfin, nous étudions les effets de charge sur les spectres.