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Home > Teams > NINO > Opérations de Recherche > Synthèse de nouveaux matériaux dans des conditions HP-HT-FD (OR3)

Propriétés optoélectroniques des nouveaux nitrures denses

by Mamadou Traore - published on

Les nouveaux nitrures denses des éléments des groupes 4 et 14 sont thermiquement stables dans l’air, présentent des propriétés mécaniques avancées et possèdent théoriquement des band-gaps directs, et pourraient ainsi convenir aux applications optoélectroniques comme matériaux de base pour la fabrication de LEDs puissants et robustes recherchés pour l’éclairage.

Nous avons étudié la structure électronique des nitrures spinelles des éléments du groupe 14 (γ-A3N4, où A=Si, Ge, Sn) et nous avons mesuré leurs énergies band-gap de de 4.8(2) eV, 3.5(2) eV et 1.6(2) eV, respectivement (PRL 2013). Les énergies band-gap de leurs solutions solides γ-(GexSi1-x)3N4 et γ-(SnxGe1-x)3N4 peuvent couvrir toute domaine du spectre visible et s’étendre jusqu’au proche-IR et UV. En outre, nous avons obtenu les énergies de liaison d’exciton pour γ-Si3N4, γ-Ge3N4 et γ-Sn3N4 respectivement de 333, 174 et 69 meV. Ces valeurs sont beaucoup plus grandes que celles de matériaux concurrents de la famille (Ga,In)(As,N) et promettent ainsi une efficacité beaucoup plus élevée de la conversion de l’énergie électrique dans la lumière.

La prédiction théorique des band-gaps et des énergies de liaison d’exciton des nitrures spinelles a été confirmée expérimentalement pour γ-Si3N4 (Sci. Reports, 2016). Nous avons examiné pour la première fois la structure électronique des nitrures denses du zirconium, c-Zr2.86(N0.88O0.12)4, et d’hafnium, c-Hf3N4, en appliquant la spectroscopie de rayons X. La band-gap de c-Zr2.86(N0.88O0.12)4 a été estimée à 1,6 eV alors que celle de c-Hf3N4 a été estimée plus grande de 0,2 eV.