STRUCTURE DE BANDES ÉLECTRONIQUE DE GaSe

Résumé
GaSe est un semiconducteur dont la structure lamellaire s'explique par la non-complémentarité des valences (3 et 6) des composants. Un modèle à une couche rend déjà compte de nombreuses propriétés, en particulier la BV et la BC sont dues à des états liants ou antiliants assez localisés autour du pont Ga-Ga interne aux couches, ce qui explique les règles de sélection observées pour les transitions directes et indirectes. Pour un calcul précis de structure de bandes pour un cristal à 3 dimensions, nous avons utilisé une méthode de pseudo-potentiel dérivée de celle de Lin et Kleinman. La transition fondamentale directe a lieu en Ɖ tandis que l'indirecte se fait entre des maxima de la bande de valence situés au voisinage de K et Ɖ pour la bande de conduction. Cette position de la transition indirecte rend bien compte de l'invariance de Egd-Egi par rapport à la température ou à la structure cristalline. La légère bosse dans le spectre d'absorption au voisinage de la transition fondamentale est expliquée par une transition indirecte résonnante. Nous trouvons des masses réduites peu anisotropes pour l'exciton m_xv = 0,12 m₀ et m_z = 0,22 m₀ au lieu des valeurs expérimentales 0,15 et 0,36 m₀. L'accord est bon entre 2 et 9 eV entre la structure de bandes proposée et les spectres de réflectivité.

Abstract
The non-complementarity of valencies of GaSe (3 and 6) explains its layer structure. A one-layer model makes some experimental properties clear. For instance, the VB and CB come from bonding and antibonding states which are located (inside the layer) near the coupled atoms of gallium ; this explains the selection rules observed for direct and indirect transitions. We used a pseudo-potential method derived from Lin and Kleinman's to compute the electronic band structure of GaSe. The initial and final states of the fundamental direct transition are both in Ɖ while for the indirect one, the maxima of the VB are located near the K points and the minimum of the CB is in Ɖ. This model of indirect transition accounts for the invariance of Egd-Egi versus temperature and crystal structure. The slight hump above the absorption edge is explained by an indirect resonant transition. Our reduced-mass values for the exciton are rather little anisotropic and in good accordance with experimental values : m_x = m_y = 0.12 m₀ and m_z = 0.22 m₀ instead of 0.15 and 0.36 m_o. Our band structure model axplains well previously published reflectivity spectra.