Calculs de structures de bandes Méthode des ondes planes ...
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Calculs de structures de bandes
Equation aux valeurs propres sur uk :
Θ̂Hω(r) =(ω
c
)2
Hω(r) Θ̂ = ∇×[
1
ε(r)∇×
avec : Hk (r) = uk (r) eikr
devient :
avec le nouvel opérateur : k = ik +( )1
(r)ik +( )
kuk (r) =(k)
c
2
uk (r)
Méthode des ondes planes
Méthode des ondes planesLa méthode consiste à utiliser la périodicité des champs et de la carte diélectrique et à effectuer une décomposition de Fourier de E(r), H(r), (r) ou 1/ (r)
après troncation à un nombre fini d'ondes planes,
Θ̂Hω(r) =(ω
c
)2
Hω(r)
sous une forme d'équation aux valeurs propres:
MGn ,Gm
k[ ] Hmk[ ] = k
c
2
Hmk[ ]
pour réécrire
E(r) = E(G)G réseau réciproque
ei k+G( )r H(r) = H(G)G réseau réciproque
ei k+G( )r
(r) = (G)G réseau réciproque
eiGr (r) 1 = 1(G)G réseau réciproque
eiGr
Méthode des ondes planesPlus techniquement : H = 0
H(G).(k +G) = 0, G R.R.
impose la transversalité de H
H(r) se réécrit :
avec : G=G1+G2 et {G1,G2,k+G} trièdre direct
H(r) = h1r G '1+h2
r G '2( )
G ' réseau réciproque
ei k +G'( )r
H = i k + G' h1r G '2 h2
r G '1( )
G ' R .R .
ei k +G'( )r
(r) 1 = 1(G' ')G'' R .R .
eiG''r
(r) 1 H = i 1(G' ') k + G' h1r G '2 h2
r G '1( )
G',G '' R .R .
ei k +G'+G''( )r
(r) 1 H = i 1(G G') k + G' h1r G '2 h2
r G '1( )
G,G ' R .R .
ei k +G( )r
qu'il est plus commode de réécrire avec G=G'+G''
Méthode des ondes planesaprès le deuxième rotationel :
1(G G') k + G' k + G
r G 2.
r G '2
r G 2.
r G '1
r G 1.
r G '2
r G 1.
r G '1
G ' R .R .
h1h2
=
c
2 h1h2
G
puis en projetant sur ei(k+G)r on aboutit à un ensemble d'équations sur G :
(r) 1 H = 1(G G') k + G' k + G
r G 2 .
r G '2
r G 2 .
r G '1
r G 1.
r G '2
r G 1.
r G '1
G,G' R .R .
h1h2
e
i k +G( )r
(r) 1 H = k
c
2
H = k
c
2
H(G)G R .R .
ei k +G( )r
on se limite à m vecteurs du réseau réciproque et l'équation se réduit à la diagonalisation d'une matrice hermitienne 2mX2m dont les vecteurs propres sont ( /c)2 et les vecteurs propres {H(G)}
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
La méthode est vite gourmande en temps de calcul, il faut plusieurs milliers d'ondes planes pour le calcul de la structure de bandes d'un empilement de sphères sur un réseau diamant.
Elle est surtout utilisée dans les cas bidimensionnels
x
y
zOn se limite à la propagation dans le plan x,y
les dérivées par rapport à z sont nulles
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
Polarisations TE et TM
∇× H(r) − jωε0ε(r)E(r) = 0
∇× E(r) + jωμ0H(r) = 0permet de relier Hz à Ex,EY et Ez à Hx,HY
Les équations du champ Hz et Ez sont découplées :
1
(x,y)2Ez =
c
2
Ez
1
(x,y)Hz
=
c
2
Hz
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
Polarisations TE et TM
Deux polarisations indépendantes :
"TM" ou sMode transverse pour EH dans le plan perpendiculaire
Hz=0, Ez 0
Hz 0, Ez =0 "TE" ou p
Mode transverse pour HE dans le plan perpendiculaire
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
k+G est dans le plan x,yG1 peut être choisi sur Oz et G2 pour compléter le trièdre direct {G1,G2,k+G}
1(G G') k + G' k + G
r G 2.
r G '2
r G 2.
r G '1
r G 1.
r G '2
r G 1.
r G '1
G ' R .R .
h1h2
=
c
2 h1h2
G
devient :
TM : h1G =0 pour tout G, G1 = G1' et G2. G1'=0
1(G G') k +G' k +G h2,GG ' R .R .
=c
2
h2,G
G
TM
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
pour m vecteurs du réseau réciproque, l'équation se réduit à la diagonalisation d'une matrice hermitienne m x m dont les vecteurs propres sont ( /c)2 et les vecteurs propres {H(G)}
⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
|k + G1| · |k + G1| · · · |k + G1| · |k + Gm| · · · |k + G1| · |k + GN |...
. . ....
.
..|k + Gn| · |k + G1| · · · |k + Gn| · |k + Gm| · · · |k + Gn| · |k + GN |
.
.
....
. . ....
|k + GN | · |k + G1| · · · |k + GN | · |k + Gm| · · · |k + GN | · |k + GN |
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
κ̂(G1 − G1) · · · κ̂(G1 − Gm) · · · κ̂(G1 − GN )...
. . ....
..
.κ̂(Gn − G1) · · · κ̂(Gn − Gm) · · · κ̂(Gn − GN )
.
.....
. . ....
κ̂(GN − G1) · · · κ̂(GN − Gm) · · · κ̂(GN − GN )
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦·
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
C1
..
.Cn
.
..CN
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
=ω2
c2
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
C1
..
.Cn
.
..CN
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
ˆ (x,y) =1
(x,y)
TM
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
TE : h2G =0 pour tout G et G1. G2'=0l'angle G2,G2' est le même que l'angle (k+G), (k+G')et |k+G||k+G'|G2.G2' = (k+G).(k+G')
1(G G') k + G' k + G
r G 2.
r G '2
r G 2.
r G '1
r G 1.
r G '2
r G 1.
r G '1
G ' R .R .
h1h2
=
c
2 h1h2
G
devient :
TE1(G G') k +G'( ) k +G( )h1,G
G ' R .R .
=c
2
h1,G
G
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
pour m vecteurs du réseau réciproque, l'équation se réduit à la diagonalisation d'une matrice hermitienne m x m dont les vecteurs propres sont ( /c)2 et les vecteurs propres {H(G)}
ˆ (x,y) =1
(x,y)
⎡⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
(k + G1) · (k + G1) · · · (k + G1) · (k + Gm) · · · (k + G1) · (k + GN )...
. . ....
.
.
.(k + Gn) · (k + G1) · · · (k + Gn) · (k + Gm) · · · (k + Gn) · (k + GN )
..
....
. . ....
(k + GN ) · (k + G1) · · · (k + GN ) · (k + Gm) · · · (k + GN ) · (k + GN )
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
κ̂(G1 − G1) · · · κ̂(G1 − Gm) · · · κ̂(G1 − GN )...
. . ....
.
.
.κ̂(Gn − G1) · · · κ̂(Gn − Gm) · · · κ̂(Gn − GN )
..
....
. . ....
κ̂(GN − G1) · · · κ̂(GN − Gm) · · · κ̂(GN − GN )
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
⎤⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦·
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
A1
.
.
.An
..
.AN
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
=ω2
c2
⎛⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎝
A1
.
.
.An
..
.AN
⎞⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎠
TE
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
un dernier petit effort de technique numérique avant une pause
Dans le cas général il faut le faire numériquement en se mettant à profit toutes les symétries du cristal et en restreignant à la zone de Brillouin irréductible. En général avec des algorithmes de transformée de Fourier rapide
Il reste à calculer la transformée de Fourier 1/ (x,y)
Pour certaines formes, il y a des solutions analytiques, par exemple pour des piliers ou des trous :
ou J1 est une fonction de Bessel du 1er ordre+ sommation sur le réseau
(G) = a G,0 + ( a b )2 R2
Scellule
J1 GR( )GR
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
méthode inverse et méthode de Ho
Tel qu'il a été décrit le formalisme utilise la transformée de Fourier de 1/ on peut aussi utiliser la transformée de Fourier de et inversé la matrice obtenue.Pour un nombre fini d'ondes planes les deux approches différent. En général, mais ce n'est pas une régle absolue, la méthode directe de Ho converge plus rapidement.
ref: Phys. Rev. Lett. 65, 3152, 1990 et JOSA B, 13, 1870, 1996
Etape Méthode inverse Méthode de Ho
1 Calcul de la transformée de Fourier
-1(G)=TF(1/ ) (G)=TF( )
2 Troncation [ -1(G)]N [ (G)]N
3 Inversion - [ -1(G)]N, Ho=[ (G)]N -1
Méthode des ondes planesCas des systèmes bidimensionnels
méthode inverse et méthode de Ho
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
xy
Gmax=2N=13
Gmax=4N=43
Gmax=20N=1009
Gmax=8N=163
00.511.522.533.544.5
xy
0.5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
xy
0
0.5
1
1.5
2
xy
0
0.5
0
0.5
1
1.5
2
xy
0.20.40.60.811.21.41.61.8
xy
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
xy
0
0.5
1
1.5
xy
untruncated'real' structure
inverse method
Ho's method
Méthode des ondes planeslimites du modèle
d1
d2
n 2n 1
n 2n 1 n 1
PhCPhC0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 5 10 15 20
n(y
)
y [a]
Prise en compte simultanée de grands et petits contraste d'indice
2D & 3Dla méthode onde plane est surtout utilisée pour les réseaux bidimensionnels, elle converge très lentement.
2D 3D
Nb ondes planes par direction
Nb ondes planes par cellule 2 3
Taille mémoire ( 2)2 = 4 (2 3)2 = 4 6
Temps de calcul 2( 2)3 = 2 6 (2 3)3 = 8 9
Pertes, valeurs complexes et milieu dispersif ou non-linéairetemps de vie (E+i ), longueur de pénétration (k+i ), absorption (n+ik), ( )
possible mais délicat
(2: polarisation non séparable)
Bestiaire des systèmes bidimensionnels
a2
a1
b2
b1
X
M
Γ
a2
a1
b2
b1
Γ
M
K
(a)
(b)
geometrysquare lattice triangular lattice
direct vectors a1 = (1, 0); a2 = (0, 1) a1 = (1, 0); a2 = (12,√
32
)
reciprocal vectors b1 = 2πa
(1, 0); b2 = 2πa
(0, 1) b1 = 2πa
(1,−13
√3); b2 = 2π
a(0, 2
3
√3)
f R2πa2
2π√3
R2
a2
unit cell surface a2√
32
a2
Attention : contrairement à l'intuition la distance K n'est pas égale à /a
X =a
Xréduit
= ±1
2
M = 2a
Mréduit
= ±22
M = 23
3 aM
réduit= ±
3
3
K =43 a
Kréduit
= ±23
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8 TE polarization
TM polarization
Reduced fre
quency
Filling factor
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau carré, trous
facteur de remplissage = fair
n=3.36
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau carré, trous
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_sqr_hole_TE.dat
k
M MG
X0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_sqr_hole_TM.dat
k
M MG
X
facteur de remplissage = fair = 50 %n=3.36
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau carré, trous
TE TM
2
1
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau carré, piliers
facteur de remplissage = fdiél
n=3.36
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
TE polarization
TM polarization
Reduced fre
quency
Filling factor
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau carré, piliers
facteur de remplissage = fdiél = 20 %n=3.36
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_sqr_pill_TM.dat
k
M MG
X0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_sqr_pill_TE.dat
k
M MX
G
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau carré, piliers
TE TM
2
1
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau triangulaire, trous
facteur de remplissage = fair
n=3.36
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8 TE polarization
TM polarization
Reduced fre
quency
Filling factor
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau triangulaire, trous
facteur de remplissage = fair = 40 %n=3.36
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_tri_hole_TE.dat
k
MM MG K
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_tri_hole_TM.dat
k
M MG
K
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau triangulaire, trousTE TM
2
1
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau triangulaire, piliers
facteur de remplissage = fdiél
n=3.36
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.70.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
TE polarization
TM polarization
Reduced fre
quency
Filling factor
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau triangulaire, piliers
facteur de remplissage = fdiél = 30 %n=3.36
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_tri_pill_TE.dat
k
M MK
G
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_tri_pill_TM.dat
k
M MG
K
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau triangulaire, piliersTE TM
2
1
facteur de remplissage = fair
n=3.36
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
TE polarization
TM polarization
Reduced fre
quency
Filling factor
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, trous
facteur de remplissage = fair = 40 %n=3.36
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_hon_hole_TE.dat
k
M MG K
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_hon_hole_TM.dat
k
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, trous
TE TM
2
1
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, trous
TE TM
4
3
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, trous
facteur de remplissage = fdiél
n=3.36
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
TE polarization
TM polarization
Reduced fre
quency
Filling factor
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, piliers
facteur de remplissage = fdiél = 30 %n=3.36
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, piliers
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_hon_pill_TE.dat
k
M MK
G
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
disp_hon_pill_TM.dat
k
M MKG
TE TM
2
1
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, piliers
TE TM
4
3
Bestiaire des systèmes bidimensionnelsRéseau graphite, piliers
Cas 2D et propagation hors plancône de lumière
k =c
n
kx
k//
milieu 1
milieu 2
Rappel: réfraction et réflexion vues comme un phénomène de diffusion entre courbes de dispersion.Ibn Sahl (c. 984) (aussi connues sous le nom de lois de Snell-Descartes, c.1631) :
n'est autre que la conservation de k// à l'interface (invariance par translation) :
sin θ1
sin θ2
=n2
n1
k0n1 sin θ1 = k0n2 sin θ2 β1 = β2
n2
k 1
β1
θ1
θ2
β2
k 2
n > n1 2
Réflexion total interne :k<n2 /c :
couplage 1 vers 2 possiblek>n2 /c :
couplage 1 vers 2 impossible
milieu 1
milieu 2
Cas 2D et propagation hors plancône de lumière
Lame mince et guide d'onde
n2
n > n1 2
cladding light lin
e: ω = kc / n 2
light cone
weakly guided (field mostly in n )
fundamental mode
higher-order mode
at larger ω, β
ω
core light line: ω = k c / n 1
β = k ( )|| ΟΟ1
no modescan exist here
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ
TE pol.
résonance, mode de fuite
vrais modes guidésétats permis dans le milieu 2
mode Fabry-Perot
Cas 2D et propagation hors plancône de lumière
n2
n > n1 2
cladding light lin
e: ω = kc / n 2
light cone
weakly guided (field mostly in n )
fundamental mode
higher-order mode
at larger ω, β
ω
core light line: ω = k c / n 1
β = k ( )|| ΟΟ1
no modescan exist here
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ
TE pol.
Remarque: le continuum d'états à l'intérieur du cône de lumière provient de la projection du diagramme de dispersion sur k// du milieu gaine qui est semi-infini
kz
k//
milieu 2
milie
u 1
conservation k//
kz
k//
12
Cas 2D et propagation hors plancône de lumière
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
u=a/λ
k
Γ ΓM K
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ
core light cone
cladding light cone
Membrane
résonances
vrais modes de cristaux photoniques
états permis dans le milieu 2
cône de lumière (air)
cas d'un guide faible contraste d'indice. Il n'y a pas de vrais modes confinés
Cas 2D et propagation hors plancône de lumière
Idem: le continuum d'états à l'intérieur du cône de lumière provient de la projection du diagramme de dispersion sur k// du milieu gaine et repliée sur la première zone de Brillouin
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
u=a/λ
k
Γ ΓM K
Ι
ΙΙ
ΙΙΙ
core light cone
cladding light cone
Intersection du cône =kc/n2 avec les plan M, MK et K
=courbe dispersion du cristal photonique avec ntrou=ndiélectrique=nair
Cas 2D et modes de défautssuper-cellule
But: alcul de modes de défauts
Défaut ponctuel
x
y
Défaut linéaire (guide d'onde)
Nouvelle cellule élémentaire agrandie fois dans la direction a1 et fois dans a2
N =G2
maxπ(2παa
) (2πβa
) = αβN0
Pour la même précision que la cellule élémentaire d'origine il faut N ondes planes
Cas 2D et modes de défautssuper-cellule et structure de bande projetée
supercell
direct lattice reciprocal lattice Brillouin zone
unit cell
k x
k y
k x
k y
a
a
a
βa
−π/a
−π/a
π/a
π/a
−π/aπ/(βa)
−π/(βa)
π/a
Cas d'un défaut linéaire (guide d'onde)
Réseau carré
x
y
Bon nombre quantique réduit à kx
De la même manière il faut projeter sur kx le diagramme de dispersion du milieu gaine (le cristal photonique) qui est semi-infini.
0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.60.40.200.20.40.6
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
u [
a.2p
i/c]
Cas 2D et modes de défautssuper-cellule et structure de bande projetée
Réseau carré
x
y
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
k vector in units of 2pi/a
om
ega
a /(
2pi c
)
GX M
Projection sur M Projection sur X
M X
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.500.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
u [
a.2p
i/c]
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
u [
a.2p
i/c]
0.40.2 0 0.2 0.4 0.6 0.4 0.2 0 0.2
0.4 0.60
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
u [
a.2p
i/c]
0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
u [
a.2p
i/c]
Cas 2D et modes de défautssuper-cellule et structure de bande projetée
k ||
k ΓM
ΓΚ
Γ
Μ
Κπ/a−π/a
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
u=a/λ
k||
even
even
odd
Le cas du réseau triangulaire est un peu plus délicat : K n'a pas la même longueur pour un réseau unidimensionnel et un réseau triangulaire de même période a et il faut tenir compte des portions qui sortent de la première zone de Brillouin du réseau hexagonal
On peut faire ce genre de construction, mais cela n'a rien de mystérieux ...
Cas 2D et modes de défautssuper-cellule et structure de bande projetée
Réseau triangulaire
... si on se souvient que les courbes de dispersion sont des nappes à deux dimensions
0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6
0.5
0
0.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
f = 0.3 , eps trou = 1 , eps guide = 10.89 , bandes 1 et 2 , TE polarization
u [
a.2p
i/c]
0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6
0.5
0
0.5
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
f = 0.3 , eps trou = 1 , eps guide = 10.89 , bandes 1 et 2 , TE polarization
u [
a.2p
i/c]
Projection sur K
0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.60
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4f = 0.3 , eps trou = 1 , eps guide = 10.89 , bandes 1 et 2 , TE polarization
u [
a.2p
i/c]
période d
période 3/4d
Autres méthodesMéthode Korringa-Kohn-Rostocker (KKR)
matrice de diffraction de la cellule élémentairefonction de Green de la structure périodique
•Plus complexe mais plus stable•Donne directement la densité d'états et la densité locale d'états-J. Phys. Cond. Matt. 6, 171, 1994-Phys. Rev. B, 51, 2068, 1995
Méthode liaisons fortesbase de fonctions localiséesstructure périodique et intégrales de recouvrement
•Il n'existe pas de base de fonctions suffisamment localisées•Calcul ab initio des éléments de matrices ou bien déterminés par comparaison avec un calcul onde plane•base adaptée à la description de défauts-Phys. Rev. Lett., 81, 1405, 1998 (résonances de Mie)-Phys. Rev. B, 61, 4381, 2000