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Calculs ab initio de structures électroniques et de leur dépendance en température avec la méthode GW.

Le calcul ab initio vise à prédire les propriétés physiques des matériaux à partir de leur structure cristalline ou moléculaire. Cette approche permet d’accélérer la recherche de matériaux dans des domaines d’applications variés, tel que les technologies d’affichages et les panneaux solaires. Atteindre la précision souhaitée dans les calculs de structures de bandes nécessite toutefois une description sophistiquée de l'interaction électron-électron et de l'interaction électron-phonon.

Je présenterai dans un premier temps les développements théoriques ayant mené à la méthode GW, et comment cette méthode permet d'améliorer significativement le calcul des propriétés optiques, par rapport à la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT). Nous employons ensuite la méthode GW pour l'étude de différents matériaux transparents et conducteurs, soit le ZnO, le SiO2 et le SnO2. Une attention particulière est portée aux modèles de pôle de plasmons qui permettent d'accélérer les calculs en modélisant la dépendance dynamique de la matrice diélectrique inverse. Différents modèles sont évalués, au regard de leur capacité à reproduire les corrections GW calculées avec la matrice diélectrique complète, et du respect des règles de sommes fondamentales.

Dans le second volet de la présentation, j'aborderai l'aspect de l'interaction entre les vibrations des atomes du réseau cristallin et les états électroniques. Le couplage électron-phonon affecte la structure de bandes à température finie, mais aussi à température nulle. À l'aide de la méthode GW, nous améliorons la précision des calculs de couplage électron-phonon dans le diamant par rapport aux calculs DFT, permettant une description ab initio de la dépendance en température de la bande interdite.

Soutenance de Doctorat de Gabriel Antonius
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