Étude Raman de CdxZn1-xSe cubique (x ≤ 0.3) dans le cadre du schéma de percolation : Phonons, phonon-polaritons, haute pression

CdxZn1-xSe est spécial dans la classification admise des spectres Raman des cristaux mixtes semiconducteurs A1-xBxC basée sur les modèles historiques MREI (1-liaison→2-mode) et à clusters (1-liaison→4-mode) décrivant un cristal mixte en termes de continuum uniforme à l’échelle macroscopique selon l’approximation du cristal virtuel (ACV) : il est représentatif du comportement rare 2-liaison→1-mode, vu comme un sous-cas MREI ultimement compact. Cependant, de récentes mesures d’absorption infrarouge révèlent une structure fine, ce qui motive une étude approfondie. Ce travail concerne une étude Raman centrée sur les modes transverses optiques (TO) de cristaux CdxZn1-xSe massifs de structure zincblende (x ≤ 0.3) couvrant à la fois les régimes phonon et phonon-polariton, détectés par diffusion Raman en-arrière et en-avant, respectivement. Un “cadrage” ab initio du régime phonon sous-jacent aux phonon-polaritons est obtenu à composition intermédiaire (x=0.5, 0.3) et dans les limites (Zn,Cd)-diluées (x~0,1; à l’aide de motifs d’impuretés prototypes) à l’aide de grandes supercellules (64 – 216 atomes), avec une attention particulière aux intensités Raman et aux fréquences de vibration, respectivement. Les résultats Raman/ab initio convergent vers un comportement à trois-mode [1 × (Cd − Se), 2 × (Zn − Se)] pour CdxZn1-xSe au-delà des modèles historiques. Ce comportement trouve une explication naturelle dans le cadre de notre modèle à comportement générique 1-liaison→2-mode dit “de percolation”, basé sur une description d’un cristal mixte A1-xBxC à l’échelle mésoscopique en termes de composite de type-AC/BC. Généralement, vue sous l’angle du modèle de percolation, la diffusion Raman ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude des cristaux mixtes et laisse espérer la résolution de certaines questions sensibles relatives aux “alliages”. L’une d’entre elles concerne la nature de la substitution atomique, à savoir si celle-ci est idéalement aléatoire ou non. Une autre est d’élucider comment les systèmes complexes sur-réseau engagent localement leur transition de phase structurale induite sous pression. Ces deux questions sont abordées en parallèle dans ce mémoire, avec CdxZn1-xSe comme étude de cas. Une tendance à la séparation de phase, interprétée comme un signe avant-coureur de la transition structurale zincblende/wurtzite (x~0.3) à pression ambiante, est diagnostiquée sur la base du partage déconcertant de la force d’oscillateur Zn-Se disponible entre les deux sous-