Contributions à l'étude théorique des propriétés optiques du dioxyde de vanadium vo2

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire concerne les contributions à l’étude théorique et simulation des propriétés optiques du dioxyde de vanadium VO2. Ce matériaux subit une transition réversible semi- conducteur / métal à une température de transition θt = 68°C, ceci est accompagné par un changement énorme de ses propriétés optiques soit dans le massif ou couche mince. Pour l’état massif on a développé un calcul par méthode variationnelle pour obtenir l’énergie E d’un exciton 1S, à partir duquel on a extrait l’expression de la constante diélectrique relative εr de ce matériau et par simulation Maple on a tiré les différentes constantes optiques de VO2. L’application d’un champ magnétique _B_⃗ sur le dioxyde de vanadium massif a abouti à l’élargissement du gap de ce matériau, ce qui permet une expansion de sa bande spectrale dans l’infrarouge. Dans le cas d’une couche mince de VO2 dans l’état semi-conducteur, on a utilisé le modèle de Lorentz à sept oscillateurs pour la simulation des constantes optiques comme l’indice de réfraction, le coefficient d’extinction, la réflectivité, la transmittivité et le coefficient d’absorption. Quand la température devient supérieure strictement à 68°C, la même couche mince se comporte comme un métal, ses constantes optiques ont été simulées en utilisant le modèle de Drude. Par comparaison de l’évolution de ces constantes optiques en fonction de l’énergie ћω du photon incident, on a pu déduire des informations importantes sur la réponse de ce matériau dans l’infrarouge, le spectre visible et l’ultraviolet, ce qui qualifie le VO2 de matériau intelligent. Il peut être utilisé dans diverses applications technologiques comme les vitres intelligentes, les détecteurs infrarouge ou ultraviolet, la photovoltaïque, …