Ce stage de recherche a occupé tout le second semestre du DEA -pardon, Master2- "Physique et Interfaces" que j'ai effectué à l'Université de Rennes1. Il s'est effectué dans le GMCM sous la direction du Dr. Brice Arnaud, avec qui j'ai partagé un grand intérêt pour les nanotubes et leurs propriétés fascinantes. Le stage s'intitulait "Etude théorique des propriétés électroniques et optiques de nanotubes de nitrure de bore".
Nous avons d'abord réalisé des simulations utilisant des méthodes ab initio, afin d'obtenir des informations sur la structure de bandes électroniques et la réponse optique du nitrure de bore en phase hexagonale (hBN). Ce matériau possède des liaisons ioniques, et nous avons calculé le transfert de charges à l'aide de la méthode des bassins électroniques de Bader. Le BN présente d'importants effets excitoniques, qui jouent un grand rôle dans les propriétés optiques. Nous avons donc utilisé l'approximation GW pour rendre compte des premiers états excités du matériau, et effectuer le calcul du spectre optique en résolvant l'équation de Bethe-Salpeter. Nous avons ensuite comparé ces résultats avec un modèle de liaisons fortes que nous avons développé.
Structure de bandes électroniques du hBN calculée avec PAW (lignes noires continues), et comparée au modèle de liaisons fortes (triangles rouges) et à une cellule vide (points bleus).
Dans un second temps, nous avons entrepris des calculs ab initio pour déterminer les propriétés électroniques d'un nanotube de BN, le nanotube (4,4) de type "armchair". La relaxation de ce nanotube montre que, du fait de la ionicité des liaisons, les atomes de bore et d'azote s'écartent légèrement, et forment deux cylindres de charges différentes.
Le nanotube de nitrure de bore armchair (4,4).
Le rapport de stage est disponible ici.
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