Etudiant : BENAZIZ ZOUHIR

Filière : Master Physique des Nouveaux Matériaux et Energies Renouvelables (PNOMER)

Encadrant : Pr. SALI AHMED

Annèe : 2025

Résumé : Ce mémoire s’inscrit dans le cadre de l’étude théorique des nanostructures semiconductrices, et plus particulièrement des impuretés donneurs confinées dans des boîtes quantiques de type colloïdaux , en présence d’un champ électrique externe. Dans un premier temps, nous avons rappelé les fondements physiques des semiconducteurs, en mettant en évidence leur structure de bandes, leur classification (direct/indirect, dopage N/P), ainsi que l’approximation de la masse effective, outil fondamental pour modéliser le comportement des porteurs de charge. Le second chapitre a été consacré à l’étude du confinement quantique dans les nanostructures, en détaillant les méthodes de fabrication des puits, fil et boîtes quantiques, et en montrant comment la réduction dimensionnelle modifie la densité d’états et les niveaux d’énergie. Le formalisme de la fonction enveloppe a été introduit pour décrire les porteurs dans ces structures. Dans le troisième chapitre, nous avons examiné l’effet du confinement sur une impureté donneur peu profonde. En utilisant les méthodes deux variationnelle et des éléments finis, nous avons montré que l’énergie de liaison dépend fortement de la géométrie de la nanostructure, du type de potentiel de confinement (fini ou infini), ainsi que de la taille du système. Le dernier chapitre est consacré à l’étude approfondie d’un point quantique colloïdal CdSe/CdS contenant une impureté donneuse. Nous avons analysé l’impact du champ électrique externe sur la densité de probabilité de l’électron lié, l’énergie de l’impureté, l’énergie de liaison ainsi que la section efficace de photoionisation. Les résultats montrent que le champ électrique modifie la localisation de l’électron, influence l’interaction coulombienne avec l’impureté et affecte de manière significative les propriétés optiques du système. Ce travail théorique contribue à une meilleure compréhension des interactions entre le confinement quantique, les impuretés dopantes et le champ électrique externe, avec des perspectives prometteuses pour le développement de dispositifs optoélectroniques avancés comme les détecteurs, cellules solaires ou lasers à boîtes quantiques.