Theory of Electronic and Optical Properties of Atomically Thin Films of Indium Selenide

Cette thèse fournit le premier aperçu théorique complet des propriétés électroniques et optiques du séléniure d'indium bidimensionnel (2D) : des films atomiquement minces d'InSe allant de monocouches à quelques couches d'épaisseur. La thèse montre comment les propriétés électroniques de l'InSe 2D varient significativement avec l'épaisseur du film, passant d'un semi-conducteur faiblement indirect pour la monocouche à un matériau à entrefer direct sous forme de masse, avec une forte variation de bande interdite avec une épaisseur de film prévue et récemment observée dans des expériences optiques. La théorie proposée est basée sur une approche de modèle hybride k.p à liaison étroite spécialement conçue (HkpTB), qui utilise une couche intralayer k.p Hamiltonienne pour décrire la monocouche InSe et le saut intercouche à liaison étroite. Les spectres d'absorption électronique et optique sont déterminés et une description détaillée des sous-bandes d'électrons dans les films à quelques couches et de l'influence du couplage spin-orbit est fournie. L'auteur montre que les principales excitations optiques des films InSe d'une épaisseur de 1 à 15 couches couvrent largement le spectre visible, avec la possibilité d'étendre la fonctionnalité optique dans l'infrarouge et le THz en utilisant des transitions intersubbandes.