Effet des contraintes d’épitaxie sur des couches de (Ga,Mn)As/(Ga,In)As

Abstract

Les films (Ga,Mn)As ne peuvent etre deposes que sur des substrats bien appropries, tels que le GaAs ou le (Ga,In)As. Des mesures de diffraction des rayons X ont montre que les constantes de reseau hors plan de films de (Ga,Mn)As dependent sensiblement des constantes de reseau du substrat sous-jacent, cela suite au desaccord de maille entre le (Ga,Mn)As et le substrat. De meme, la constante de reseau dans le plan est liee a celle du substrat, et le film est soit sous tension ou sous contrainte de compression. Dans ce travail, par un calcul ab-initio, on s fest interesse a l feffet de la concentration d fIndium sur la couche (Ga,Mn)As. Nous avons debute notre etude par l foptimisation des composes binaires GaAs et InAs dans la structures zinc blende, dans le but de determiner leurs proprietes structurales (pas du reseau, module de rigidite ainsi que sa derivee premiere). Les resultats obtenus sont en bon accord avec d fautres resultats experimentaux et theoriques. Afin de prevoir l feffet de la contrainte sur les couches de (Ga,Mn)As/(Ga,In)As nous avons etendu le calcul des parametres structuraux au compose GaAs dopes au manganeuse (Mn) et a l findium (In). Pour modeliser l falliage dans la phase zinc blende nous avons utilise une super cellule de 32, 16 et 8 atomes. En tracant la variation de l fenergie en fonction du volume du compose G0.9375Mn0.0625As pour les deux etats FM et NM, nous avons remarque que la phase la plus stable et la phase magnetique. Les valeurs des parametres structuraux a l fequilibre pour le Ga1-XInXAs ont ete tires a partir des variations de l fenergie en fonction du volume pour differentes concentrations d findium (3.125, 6.25, 12.5, 25, 50, et 75%). On note une faible deviation positive par rapport a la loi de Vegard. Le phenomene de contrainte d fepitaxie est controler par le potentiel de deformation bdef, les valeurs des constantes elastiques et la deference ƒ¢a entre parametre des mailles du substrat (GaInAs) et de la couche magnetique (GaMnAs).Le tenseur des contraintes ƒÃxx, ƒÃyy et ƒÃzz dans les directions X, Y et Z sont fonctions de ces parametres. Le calcul montre des valeurs positives dans les directions X et Y pour des concentrations superieures a une valeur critique, ou l faimantation est hors plan (perpendiculaire). Dans le cas contraire cette aimantation reste confinee dans le plan de la couche GaMnAs. Les valeurs ƒÃzz quant a elles restent negatives. On s fest interesse aussi au calcul de la constante de deformation qui QƒÃ donne des valeurs negatives. Le decalage ƒÂE entre les bandes des trous lourds et des trous legers croit avec la concentration d findium. Ce decalage devient negatif dans le cas d fabsence d fIndium.