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Investigation des propriétés physiques des tellurures des métaux alcalins M2Te [M: Li, Na, K et Rb] via des méthodes ab initio / Souadia,Zohra
Titre : Investigation des propriétés physiques des tellurures des métaux alcalins M2Te [M: Li, Na, K et Rb] via des méthodes ab initio Type de document : texte imprimé Auteurs : Souadia,Zohra, Auteur ; Abdelmadjid Bouhemadou, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2018 Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Tellurures de métaux alcalins
Calcul des premiers principes
Constantes
élastiques
Dynamique du réseau
Couplage spin-orbite
Structure électronique
Fonctions
optiques
Propriétés thermodynamiqueIndex. décimale : 530 Physique Résumé : Dans ce travail, nous avons calculé systématiquement les propriétés structurales,
élastiques, dynamiques, thermodynamiques, électronique et optiques des composés M2Te (M:
Li, Na, K et Rb) pour déterminer la tendance de ces propriétés lorsque le métal alcalin M du
composé M2Te est remplacé suivant la séquence Li NaKRb. Les calculs ont été
effectués via la méthode des pseudopotentiels – ondes planes (PP-PW) et la méthode des
ondes planes augmentées linéarisées avec potentiel complet (FP-LAPW) dans le cadre de la
théorie fonctionnelle de la densité (DFT) et la théorie de la perturbation de la fonctionnelle de
la densité (DFPT). Les effets d'échange et de corrélation ont été traités dans le cadre de
l’approximation du gradient généralisé (GGA-PBEsol) et l’approximation du potentiel de
Becke-Johnson modifié par Tran et Blaha (TB-mBJ). Les valeurs calculées des paramètres du
réseau sont en très bon accord avec les données expérimentales disponibles. Les modules
élastiques monocristallins et polycristallins et leurs propriétés apparentées ont été calculés via
deux méthodes différentes, à savoir la méthode contrainte-déformation et la méthode énergiedéformation.
Les valeurs des modules d'élasticités sont relativement faibles, ce qui indique la
faible résistance de ces composés aux contraintes externes. Les courbes de dispersion des
phonons dans toute la zone de Brillouin et les densités correspondantes ont été calculées en
utilisant l'approche de la réponse linéaire dans le cadre de la DFPT. L’analyse des structures
de bandes d’énergie obtenues en utilisant l’approximation TB-mBJ dans le cadre de la
méthode FP-LAPW montre que les composés étudiés sont des semi-conducteurs de larges
bandes interdites. Nous avons trouvé que l’effet du couplage spin-orbite est non
négligeable. Les largeurs des bandes d’énergie interdites diminuent lorsque nous tenons
compte du couplage spin-orbite. Nous avons étudié les spectres des fonctions optiques, Ã
savoir la fonction diélectriques, l’indice de réfraction, le coefficient d’extinction, le
coefficient d’absorption, le coefficient de réflectivité et la perte d’énergie dans une gamme
d’énergie allant de 0 à 30 eV. En utilisant l’approximation quasi-harmonique du modèle de
Debye, nous avons calculé les variations du module de compressibilité, paramètre du réseau
cristallin, coefficient de dilatation thermique, des capacités calorifiques isobare et isochore, et
de la température de Debye en fonction de la température et de la pression.
Note de contenu : Sommaire
Table des matières
Remerciements..................................................................................................... i
Dédicace............................................................................................................. ii
Résumé.............................................................................................................. iii
Nomenclature..................................................................................................... vi
Liste de figures.................................................................................................. vii
Liste de tableaux................................................................................................ xii
Table de matières............................................................................................... xv
Chapitre I: Introduction générale
I.1 Introduction.................................................................................................... 1
I.2 Les tellurures des métaux alcalins M2Te [M: Li, Na, K et Rb]........................... 2
I.3 L’état de l’art.................................................................................................. 4
I.4 Les objectifs de la thèse.................................................................................. 6
I.5. Structure de la thèse....................................................................................... 7
Références........................................................................................................... 9
Première Partie: Cadre Théorique
Chapitre II: DFT et DFPT
II.1 Introduction................................................................................................. 12
II.2 Approximation de Born-Oppenheimer.......................................................... 13
II.3 Approximation de Hartree............................................................................ 14
II.4 Approximation de Hartree-Fock................................................................... 15
II.5 Théorie de la fonctionnelle de la densité....................................................... 16
II.5.1 Théorèmes de Hohenberg et Kohn............................................................. 16
II.5.2 Equations de Kohn et Sham....................................................................... 17
II.6 Cycle d’auto-cohérence................................................................................ 19
II.7 Fonctionnelle d’échange et de corrélation..................................................... 21
II.7.1 Approximation de la densité locale............................................................ 21
II.7.2 Approximation du gradient généralise........................................................ 22
II.7.3 Potentiel de Becke et Johnson modifié mBJ............................................... 22
II.1.1 Réponse linéaire et dynamique du réseau................................................... 26
Références......................................................................................................... 31
Chapitre III: Les méthodes PP-PW et FP-LAPW
xvi
III.1 Méthode des pseudopotentiels-ondes planes................................................ 34
III.2 Méthode du potentiel complet - ondes planes augmentées linéarisées........... 36
III.3.1 Méthode des ondes planes augmentées..................................................... 36
III.3.2 Méthode des ondes planes augmentées et linéarisées................................. 38
III.3.3 Code WIEN2k......................................................................................... 40
1. Initialisation................................................................................................... 40
2. Calcul auto-cohérent (Self-Consistant)............................................................ 41
3. Calcul des propriétés...................................................................................... 41
Références......................................................................................................... 44
Deuxième Partie: Résultats et Discussion
Chapitre IV: Propriétés structurales
IV.1 Détails des calculs...................................................................................... 45
IV.1.1 Détails des calculs pour la méthode PP-PW.............................................. 45
IV.1.2 Détails des calculs pour la méthode FP-LAPW.......................................... 46
IV.2 Propriétés structurales................................................................................. 47
Références......................................................................................................... 53
Chapitre V: Propriétés élastiques
V.1 Détails des calculs........................................................................................ 55
V.2 Propriétés élastiques..................................................................................... 59
V.2.1 Constantes élastiques................................................................................. 59
V.2.2 Étude de l’anisotropie élastique................................................................. 60
V.2.3 Calcul des vitesses d’ondes élastiques anisotropes...................................... 62
V.3 Propriétés mécaniques.................................................................................. 64
V.3.1 Vitesses acoustique isotropes et température de Debye............................... 66
Références......................................................................................................... 69
Chapitre VI: propriétés dynamiques
VI.1 Détails des calculs...................................................................................... 71
VI.2.1.1 Vibrations d’une chaîne linéaire monoatomique..................................... 72
VI.2.1.2 Vibrations d’une chaîne diatomique....................................................... 75
VI.2.1.3 Vibration dans à un cristal 3 démontions................................................ 79
VI.2.2 Propriétés dynamiques des composés M2Te (M: Li, Na, K, Rb)................ 80
VI.2.2.1 Dispersions des phonons et la densité des états phononiques................... 80
VI.2.2.2 Phonons du centre de la zone de Brouillon............................................. 85
IV.2.2.3 Les propriétés diélectriques................................................................... 90
IV.2.2.4 Réponse infrarouge............................................................................... 91
IV.2.2.5 Indice de réfraction, coefficient d'extinction et coefficient de réflectivité.94
Références......................................................................................................... 97
xvii
Chapitre VII: Propriétés optoélectroniques
VII.1 Détails des calculs..................................................................................... 98
VII.2 Structure de bande.................................................................................... 99
VII.2.2 Densités d’états électroniques............................................................... 105
VII.3 Propriétés optiques.................................................................................. 107
VII.3.1 Fonction diélectrique............................................................................ 107
VII.3.2 Coefficient d’absorption....................................................................... 116
VII.3.3 Indice de réfraction et coefficient d'extinction........................................ 117
VII.3.4 Réflectivité.......................................................................................... 119
VII.3.5 La fonction de perte d'énergie............................................................... 120
Références....................................................................................................... 122
Chapitre VIII: Propriétés thermodynamiques
VIII.1 Détails des calculs................................................................................. 124
VIII.2 Modèle quasi harmonique de Debye....................................................... 124
VIII.3.1 Paramètre de maille sous température et pression................................. 127
VIII.3.2 Module de compressibilité................................................................... 129
VIII.4 Propriétés thermodynamiques................................................................. 131
VIII.4.1 Coefficient de dilation thermique......................................................... 131
VIII.4.2 Chaleur spécifique.............................................................................. 133
VIII.4.3 Température de Debye......................................................................... 137
Références....................................................................................................... 139Côte titre : DPH/0215 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1Z7ca_h9n0GQWk4nAxo15FBYQ0Ni8rOcS/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Investigation des propriétés physiques des tellurures des métaux alcalins M2Te [M: Li, Na, K et Rb] via des méthodes ab initio [texte imprimé] / Souadia,Zohra, Auteur ; Abdelmadjid Bouhemadou, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Tellurures de métaux alcalins
Calcul des premiers principes
Constantes
élastiques
Dynamique du réseau
Couplage spin-orbite
Structure électronique
Fonctions
optiques
Propriétés thermodynamiqueIndex. décimale : 530 Physique Résumé : Dans ce travail, nous avons calculé systématiquement les propriétés structurales,
élastiques, dynamiques, thermodynamiques, électronique et optiques des composés M2Te (M:
Li, Na, K et Rb) pour déterminer la tendance de ces propriétés lorsque le métal alcalin M du
composé M2Te est remplacé suivant la séquence Li NaKRb. Les calculs ont été
effectués via la méthode des pseudopotentiels – ondes planes (PP-PW) et la méthode des
ondes planes augmentées linéarisées avec potentiel complet (FP-LAPW) dans le cadre de la
théorie fonctionnelle de la densité (DFT) et la théorie de la perturbation de la fonctionnelle de
la densité (DFPT). Les effets d'échange et de corrélation ont été traités dans le cadre de
l’approximation du gradient généralisé (GGA-PBEsol) et l’approximation du potentiel de
Becke-Johnson modifié par Tran et Blaha (TB-mBJ). Les valeurs calculées des paramètres du
réseau sont en très bon accord avec les données expérimentales disponibles. Les modules
élastiques monocristallins et polycristallins et leurs propriétés apparentées ont été calculés via
deux méthodes différentes, à savoir la méthode contrainte-déformation et la méthode énergiedéformation.
Les valeurs des modules d'élasticités sont relativement faibles, ce qui indique la
faible résistance de ces composés aux contraintes externes. Les courbes de dispersion des
phonons dans toute la zone de Brillouin et les densités correspondantes ont été calculées en
utilisant l'approche de la réponse linéaire dans le cadre de la DFPT. L’analyse des structures
de bandes d’énergie obtenues en utilisant l’approximation TB-mBJ dans le cadre de la
méthode FP-LAPW montre que les composés étudiés sont des semi-conducteurs de larges
bandes interdites. Nous avons trouvé que l’effet du couplage spin-orbite est non
négligeable. Les largeurs des bandes d’énergie interdites diminuent lorsque nous tenons
compte du couplage spin-orbite. Nous avons étudié les spectres des fonctions optiques, Ã
savoir la fonction diélectriques, l’indice de réfraction, le coefficient d’extinction, le
coefficient d’absorption, le coefficient de réflectivité et la perte d’énergie dans une gamme
d’énergie allant de 0 à 30 eV. En utilisant l’approximation quasi-harmonique du modèle de
Debye, nous avons calculé les variations du module de compressibilité, paramètre du réseau
cristallin, coefficient de dilatation thermique, des capacités calorifiques isobare et isochore, et
de la température de Debye en fonction de la température et de la pression.
Note de contenu : Sommaire
Table des matières
Remerciements..................................................................................................... i
Dédicace............................................................................................................. ii
Résumé.............................................................................................................. iii
Nomenclature..................................................................................................... vi
Liste de figures.................................................................................................. vii
Liste de tableaux................................................................................................ xii
Table de matières............................................................................................... xv
Chapitre I: Introduction générale
I.1 Introduction.................................................................................................... 1
I.2 Les tellurures des métaux alcalins M2Te [M: Li, Na, K et Rb]........................... 2
I.3 L’état de l’art.................................................................................................. 4
I.4 Les objectifs de la thèse.................................................................................. 6
I.5. Structure de la thèse....................................................................................... 7
Références........................................................................................................... 9
Première Partie: Cadre Théorique
Chapitre II: DFT et DFPT
II.1 Introduction................................................................................................. 12
II.2 Approximation de Born-Oppenheimer.......................................................... 13
II.3 Approximation de Hartree............................................................................ 14
II.4 Approximation de Hartree-Fock................................................................... 15
II.5 Théorie de la fonctionnelle de la densité....................................................... 16
II.5.1 Théorèmes de Hohenberg et Kohn............................................................. 16
II.5.2 Equations de Kohn et Sham....................................................................... 17
II.6 Cycle d’auto-cohérence................................................................................ 19
II.7 Fonctionnelle d’échange et de corrélation..................................................... 21
II.7.1 Approximation de la densité locale............................................................ 21
II.7.2 Approximation du gradient généralise........................................................ 22
II.7.3 Potentiel de Becke et Johnson modifié mBJ............................................... 22
II.1.1 Réponse linéaire et dynamique du réseau................................................... 26
Références......................................................................................................... 31
Chapitre III: Les méthodes PP-PW et FP-LAPW
xvi
III.1 Méthode des pseudopotentiels-ondes planes................................................ 34
III.2 Méthode du potentiel complet - ondes planes augmentées linéarisées........... 36
III.3.1 Méthode des ondes planes augmentées..................................................... 36
III.3.2 Méthode des ondes planes augmentées et linéarisées................................. 38
III.3.3 Code WIEN2k......................................................................................... 40
1. Initialisation................................................................................................... 40
2. Calcul auto-cohérent (Self-Consistant)............................................................ 41
3. Calcul des propriétés...................................................................................... 41
Références......................................................................................................... 44
Deuxième Partie: Résultats et Discussion
Chapitre IV: Propriétés structurales
IV.1 Détails des calculs...................................................................................... 45
IV.1.1 Détails des calculs pour la méthode PP-PW.............................................. 45
IV.1.2 Détails des calculs pour la méthode FP-LAPW.......................................... 46
IV.2 Propriétés structurales................................................................................. 47
Références......................................................................................................... 53
Chapitre V: Propriétés élastiques
V.1 Détails des calculs........................................................................................ 55
V.2 Propriétés élastiques..................................................................................... 59
V.2.1 Constantes élastiques................................................................................. 59
V.2.2 Étude de l’anisotropie élastique................................................................. 60
V.2.3 Calcul des vitesses d’ondes élastiques anisotropes...................................... 62
V.3 Propriétés mécaniques.................................................................................. 64
V.3.1 Vitesses acoustique isotropes et température de Debye............................... 66
Références......................................................................................................... 69
Chapitre VI: propriétés dynamiques
VI.1 Détails des calculs...................................................................................... 71
VI.2.1.1 Vibrations d’une chaîne linéaire monoatomique..................................... 72
VI.2.1.2 Vibrations d’une chaîne diatomique....................................................... 75
VI.2.1.3 Vibration dans à un cristal 3 démontions................................................ 79
VI.2.2 Propriétés dynamiques des composés M2Te (M: Li, Na, K, Rb)................ 80
VI.2.2.1 Dispersions des phonons et la densité des états phononiques................... 80
VI.2.2.2 Phonons du centre de la zone de Brouillon............................................. 85
IV.2.2.3 Les propriétés diélectriques................................................................... 90
IV.2.2.4 Réponse infrarouge............................................................................... 91
IV.2.2.5 Indice de réfraction, coefficient d'extinction et coefficient de réflectivité.94
Références......................................................................................................... 97
xvii
Chapitre VII: Propriétés optoélectroniques
VII.1 Détails des calculs..................................................................................... 98
VII.2 Structure de bande.................................................................................... 99
VII.2.2 Densités d’états électroniques............................................................... 105
VII.3 Propriétés optiques.................................................................................. 107
VII.3.1 Fonction diélectrique............................................................................ 107
VII.3.2 Coefficient d’absorption....................................................................... 116
VII.3.3 Indice de réfraction et coefficient d'extinction........................................ 117
VII.3.4 Réflectivité.......................................................................................... 119
VII.3.5 La fonction de perte d'énergie............................................................... 120
Références....................................................................................................... 122
Chapitre VIII: Propriétés thermodynamiques
VIII.1 Détails des calculs................................................................................. 124
VIII.2 Modèle quasi harmonique de Debye....................................................... 124
VIII.3.1 Paramètre de maille sous température et pression................................. 127
VIII.3.2 Module de compressibilité................................................................... 129
VIII.4 Propriétés thermodynamiques................................................................. 131
VIII.4.1 Coefficient de dilation thermique......................................................... 131
VIII.4.2 Chaleur spécifique.............................................................................. 133
VIII.4.3 Température de Debye......................................................................... 137
Références....................................................................................................... 139Côte titre : DPH/0215 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1Z7ca_h9n0GQWk4nAxo15FBYQ0Ni8rOcS/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
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