PROPRIÉTÉS OPTIQUES DU SnO₂ ET DU β-PbO₂ INTRINSÈQUES AU VOISINAGE DU GAP

Résumé
Jusqu'à ce jour, les nombreuses mesures optiques réalisées sur le SnO₂ laissaient apparaître d'importants désaccords sur les interprétations possibles. Aussi le support d'un calcul de structure de bande est apparu nécessaire pour tenter de faire une synthèse de tous les résultats expérimentaux. Les structures de bande des dioxydes tétragonaux SnO₂ et β-PbO₂ que nous avons calculées par la méthode KKR sont, à notre connaissance, les premières structures de bande publiées sur les deux corps. Pour le SnO₂, le maximum de la bande de valence et le minimum de la bande de conduction sont en Ɖ (k = 0) et laissent prévoir une transition directe en ce point de la zone de Brillouin. D'autre part, la présence des niveaux Ɖ⁺₅ et Ɖ^-₁ au sommet de la bande de valence, et du niveau Ɖ⁺₁ au bas de la bande de conduction confirme la présence du dichroïsme déjà observé dans le SnO₂. Ces résultats théoriques sont également en accord avec le fait que la transition E ⊥ C est de plus faible énergie que la transition E // C. Parmi les autres résultats que l'on peut tirer à partir d'un tel calcul, il est possible de discuter la nature des excitons observés par certains auteurs et de montrer en particulier l'existence d'excitons de 1^re classe. Quant au β-PbO₂, il n'est malheureusement pas possible de confronter nos résultats théoriques avec l'expérience car, à notre connaissance, le β-Pb0₂ n'a encore jamais été fabriqué sous forme monocristalline. Cependant, les niveaux d'énergie calculés au voisinage du gap sont les mêmes que ceux du SnO₂, la différence essentielle étant toutefois une inversion des niveaux Ɖ⁺₅ et Ɖ^-₁ qui entraîne une transition E // C d'énergie plus faible que la transition E ⊥ C en Ɖ.

Abstract
Up to now, the numerous optical measurements carried out on SnO₂ let several significant discrepancies appear in the possible interpretations. Thus, the backing of a band structure calculation appeared necessary to try to make a synthesis of all these experimental results. The band structures of SnO₂ and β-PbO₂ tetragonal dioxides that we have computed with the help of the KKR method are, at our knowledge, the first band structures computed for these two materials. For SnO₂, the maximum of the valence band and the minimum of the conduction band at Ɖ point (k = 0) are likely to make a direct transition occur at that point of the Brillouin zone. Besides, the existence of the Ɖ⁺₅ and Ɖ^-₁ levels at the top of valence band, and of the Ɖ⁺₁ level at the bottom of the conduction band backs up the presence of dichroism that was already observed in SnO₂. These theoretical results are in agreement with the fact that the E ⊥ C transition has a weaker energy than the E // C transition. Among other results that can be drawn from such calculations, we may discuss the nature of excitons observed by some authors and particularly to show the existence of first class excitons. As to β-PbO₂, unfortunately we could not possibly compare our theoretical results with experiments since, at our knowledge, β-PbO₂ has never been grown as a single crystal. However, the energy levels calculated near the energy gap are the same as those of SnO₂, the essential difference is that an inversion of the Ɖ⁺₅ and Ɖ^-₁ levels gives raise to a E // C transition of weaker energy than the E ⊥ C transition at Ɖ^- point.