Titre :	Study of fundamentals physicals properties of the layered BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) by first principles methods
Type de document :	texte imprimé
Auteurs :	Boudiaf,Khadidja, Auteur ; Ammar Mosbah, Directeur de thèse
Editeur :	Setif:UFA
Année de publication :	2019
Importance :	1 vol (160 f.)
Format :	29 cm
Langues :	Français (fre)
Catégories :	Thèses & Mémoires:Physique
Mots-clés :	Cristal en couches de type LaOAgS Calculs de premiers principes Effective masse
Index. décimale :	530 Physique
Résumé :	Dans le travail présent, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques, électroniques, optiques, thermoélectriques et thermodynamiques des composées BaFAgCh (Ch = S, Se, Te) qui se cristallise dans une structure de type LaOAgS en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisé (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Pour évaluer l’effet du couplage spin-orbite (SOC), nous avons effectué les calculs à la fois sans et avec l’inclusion du couplage spin-orbite. Nous avons trouvé que l’effet du SOC est non négligeable dans les composés étudiés. Les paramètres structuraux calculés sont en bon accord avec les données expérimentales disponibles. Les constants élastiques des composés monocristallins et polycristallins sont déterminés en utilisant la méthode énergie-déformation. Les composés étudiés sont caractérisés par une forte anisotropie concernant les paramètres structuraux et les constants élastiques. Les structures de bandes d’énergie calculées via le potentiel TB-mBJ révèlent que les trois composés considérés sont des semi-conducteurs à large bande interdite. Les états électroniques formant les bandes d’énergie et la nature des liaisons chimiques sont déterminés à partir des diagrammes des densités d’états électroniques partielles. La dépendance des fonctions optiques (y compris la fonction diélectrique, coefficient d’absorption, indice de réfraction, coefficient d’extinction, la réflectivité et la fonction de perte d’énergie) en énergie des photons est étudiée dans un intervalle d’énergie de 0 à 30 eV. L'origine microscopique des états électroniques responsables des structures des spectres optiques est déterminée. Les spectres optiques présentent une forte anisotropie. Les dépendances des paramètres thermoélectriques (y compris le coefficient de Seebeck, conductivité électrique, conductivité thermique et figure de mérite) en température et en pression sont étudiées en utilisant la théorie semi-classique de transport de Boltzmann basée sur la structure de bande calculée via la méthode FP-LAPW. Les résultats obtenus montrent que les valeurs numériques des paramètres thermoélectriques des composés dopés p sont plus grandes que celles des composés dopés n. Les valeurs optimales de la concentration du dopant et de la température qui correspondent à la valeur maximale de la figure de mérite sont déterminées. C’est valeurs sont très importantes pour guider les travaux expérimentaux. Le modèle quasi-harmonique de Debye en association avec la méthode FP-LAPW, est utilisé pour étudier la dépendance en température et en pression du volume de la maille unitaire, module de compressibilité, capacité thermique, coefficient de dilatation thermique et la température de Debye.
Note de contenu :	Sommaire Chapter I : General introduction I.1. Preamble ………………………………………………………………………. 1 I.2. Problematic, motivation and Key objectives ………………………………….. 2 I.3. Thesis outline …………………………………………………........................... 7 References .…………………………………………………………………………. 8 Chapter II : Density Functional Theory (DFT) II.1. Introduction …………………………………………………………………… 13 II.2. Born Oppenheimer approximation ……………………………………………. 15 II.3. density-functional theory ……………………………………………………… 16 II.3.1. Hohenberg-Kohn theorems …………………………………………….. 16 II.3.2. The Kohn-Sham equations …………………………………………….. 18 II.4. Solving the Kohn–Sham equations …………………………………………… 21 II.5. Exchange-correlation energy approximations ………………………………… 22 II.5.1. Local Density Approximation (LDA) …………………………………. 22 II.5.2. Generalized Gradient Approximation (GGA) …………………………. 24 II.5.3. Problems with the LDA and GGA …………………………………….. 26 II.5.4. LDA+U approach………………………………………………………. 26 II.5.5. TB-mBJ approach ……………………………………………………… 27 II.5.6. Hybrid functional ………………………………………………………. 28 References …………………………………………………………………………. 31 Chapter III: FP-LAPW method III.1. Introduction …………………………………………………………………... 35 III.2. The APW method ……………………………………………………………. 36 III.3. The FP-LAPW method ………………………………………………………. 39 III.4. Construction of the Radial Functions ………………………………………... 40 III.4.1. Non-relativistic Radial Functions …………………………………….. 40 III.4.2. Relativistic Radial Functions ………………………………………….. 41 III.5. Semi-core states problem …………………………………………………….. 43 III.5.1. Multiple energy windows ……………………………………………... 43 III.5.2. LAPW+LO method ...…………………………………………………. 44 References …………………………………………………………………………. 45 Chapter IV : Results and discussion IV.1. Structural properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………………. 48 IV.2. Elastic properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) …………………………. 56 IV.2.1. Preamble ……………………………………………………………… 56 IV.2.2. Calculation method …………………………………………………… 59 IV.2.3. Single-crystal elastic constants ………………………………………. 61 IV.2.4. Polycrystalline elastic properties …………………………………….. 63 IV.3. Electronic properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ……………………… 63 IV.3.1. Preamble .……………………………………………………………… 70 IV.3.2. Scalar relativistic electronic band structure …………………………… 71 IV.3.3. Full relativistic electronic band structure ……………………………. 74 IV.3.4. Effective mass ………………………………………………………… 76 IV.3.5. Total and partial density of states ……………………………………. 79 IV.3.6. Electronics charge density ……………………………………………. 81 IV.4. Optical Properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………………… 83 IV.5. Thermoelectric properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………… 99 IV.5.1. Thermoelectricity ……………………………………………………… 99 IV.5.2. Electrical and thermal conduction …………………………………… 102 IV.5.3. optimisation of thermoelectric materials ……………………………… 104 IV.5.4. From conventional to new thermoelectric materials ………………… 106 IV.5.5. Chemical potential …………………………………………………… 107 IV.5.6. Chemical potential dependence of TE properties of BaFAgCh (Ch = S, Se and Te) ………………………………………………………………………… 109 IV.5.7. Relaxation time and lattice thermal conductivity ……………………. 111 IV.5.8. Carrier concentration and temperature dependence of TE properties of BaFAgCh (Ch = S, Se and Te)……………………………………………………… 113 IV.6. Thermodynamic properties BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………….. 119 References …………………………………………………………………………. 129 Conclusion 136 Appendix A.1. Wien2k Code …………………………………………………………………. 140 A.2. Spin-Orbit Coupling ………………………………...……………………….. 145 A.3. BoltzTraP Code ……………………………………………………………….. 148 A.4. Gibbs2 Code …………………………………………………………………... 153 References ………………………………………………………………………….. 158
Côte titre :	DPH/0223

Study of fundamentals physicals properties of the layered BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) by first principles methods [texte imprimé] / Boudiaf,Khadidja, Auteur ; Ammar Mosbah, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2019 . - 1 vol (160 f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)

Catégories :	Thèses & Mémoires:Physique
Mots-clés :	Cristal en couches de type LaOAgS Calculs de premiers principes Effective masse
Index. décimale :	530 Physique
Résumé :	Dans le travail présent, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques, électroniques, optiques, thermoélectriques et thermodynamiques des composées BaFAgCh (Ch = S, Se, Te) qui se cristallise dans une structure de type LaOAgS en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisé (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Pour évaluer l’effet du couplage spin-orbite (SOC), nous avons effectué les calculs à la fois sans et avec l’inclusion du couplage spin-orbite. Nous avons trouvé que l’effet du SOC est non négligeable dans les composés étudiés. Les paramètres structuraux calculés sont en bon accord avec les données expérimentales disponibles. Les constants élastiques des composés monocristallins et polycristallins sont déterminés en utilisant la méthode énergie-déformation. Les composés étudiés sont caractérisés par une forte anisotropie concernant les paramètres structuraux et les constants élastiques. Les structures de bandes d’énergie calculées via le potentiel TB-mBJ révèlent que les trois composés considérés sont des semi-conducteurs à large bande interdite. Les états électroniques formant les bandes d’énergie et la nature des liaisons chimiques sont déterminés à partir des diagrammes des densités d’états électroniques partielles. La dépendance des fonctions optiques (y compris la fonction diélectrique, coefficient d’absorption, indice de réfraction, coefficient d’extinction, la réflectivité et la fonction de perte d’énergie) en énergie des photons est étudiée dans un intervalle d’énergie de 0 à 30 eV. L'origine microscopique des états électroniques responsables des structures des spectres optiques est déterminée. Les spectres optiques présentent une forte anisotropie. Les dépendances des paramètres thermoélectriques (y compris le coefficient de Seebeck, conductivité électrique, conductivité thermique et figure de mérite) en température et en pression sont étudiées en utilisant la théorie semi-classique de transport de Boltzmann basée sur la structure de bande calculée via la méthode FP-LAPW. Les résultats obtenus montrent que les valeurs numériques des paramètres thermoélectriques des composés dopés p sont plus grandes que celles des composés dopés n. Les valeurs optimales de la concentration du dopant et de la température qui correspondent à la valeur maximale de la figure de mérite sont déterminées. C’est valeurs sont très importantes pour guider les travaux expérimentaux. Le modèle quasi-harmonique de Debye en association avec la méthode FP-LAPW, est utilisé pour étudier la dépendance en température et en pression du volume de la maille unitaire, module de compressibilité, capacité thermique, coefficient de dilatation thermique et la température de Debye.
Note de contenu :	Sommaire Chapter I : General introduction I.1. Preamble ………………………………………………………………………. 1 I.2. Problematic, motivation and Key objectives ………………………………….. 2 I.3. Thesis outline …………………………………………………........................... 7 References .…………………………………………………………………………. 8 Chapter II : Density Functional Theory (DFT) II.1. Introduction …………………………………………………………………… 13 II.2. Born Oppenheimer approximation ……………………………………………. 15 II.3. density-functional theory ……………………………………………………… 16 II.3.1. Hohenberg-Kohn theorems …………………………………………….. 16 II.3.2. The Kohn-Sham equations …………………………………………….. 18 II.4. Solving the Kohn–Sham equations …………………………………………… 21 II.5. Exchange-correlation energy approximations ………………………………… 22 II.5.1. Local Density Approximation (LDA) …………………………………. 22 II.5.2. Generalized Gradient Approximation (GGA) …………………………. 24 II.5.3. Problems with the LDA and GGA …………………………………….. 26 II.5.4. LDA+U approach………………………………………………………. 26 II.5.5. TB-mBJ approach ……………………………………………………… 27 II.5.6. Hybrid functional ………………………………………………………. 28 References …………………………………………………………………………. 31 Chapter III: FP-LAPW method III.1. Introduction …………………………………………………………………... 35 III.2. The APW method ……………………………………………………………. 36 III.3. The FP-LAPW method ………………………………………………………. 39 III.4. Construction of the Radial Functions ………………………………………... 40 III.4.1. Non-relativistic Radial Functions …………………………………….. 40 III.4.2. Relativistic Radial Functions ………………………………………….. 41 III.5. Semi-core states problem …………………………………………………….. 43 III.5.1. Multiple energy windows ……………………………………………... 43 III.5.2. LAPW+LO method ...…………………………………………………. 44 References …………………………………………………………………………. 45 Chapter IV : Results and discussion IV.1. Structural properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………………. 48 IV.2. Elastic properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) …………………………. 56 IV.2.1. Preamble ……………………………………………………………… 56 IV.2.2. Calculation method …………………………………………………… 59 IV.2.3. Single-crystal elastic constants ………………………………………. 61 IV.2.4. Polycrystalline elastic properties …………………………………….. 63 IV.3. Electronic properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ……………………… 63 IV.3.1. Preamble .……………………………………………………………… 70 IV.3.2. Scalar relativistic electronic band structure …………………………… 71 IV.3.3. Full relativistic electronic band structure ……………………………. 74 IV.3.4. Effective mass ………………………………………………………… 76 IV.3.5. Total and partial density of states ……………………………………. 79 IV.3.6. Electronics charge density ……………………………………………. 81 IV.4. Optical Properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………………… 83 IV.5. Thermoelectric properties of BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………… 99 IV.5.1. Thermoelectricity ……………………………………………………… 99 IV.5.2. Electrical and thermal conduction …………………………………… 102 IV.5.3. optimisation of thermoelectric materials ……………………………… 104 IV.5.4. From conventional to new thermoelectric materials ………………… 106 IV.5.5. Chemical potential …………………………………………………… 107 IV.5.6. Chemical potential dependence of TE properties of BaFAgCh (Ch = S, Se and Te) ………………………………………………………………………… 109 IV.5.7. Relaxation time and lattice thermal conductivity ……………………. 111 IV.5.8. Carrier concentration and temperature dependence of TE properties of BaFAgCh (Ch = S, Se and Te)……………………………………………………… 113 IV.6. Thermodynamic properties BaFAgCh (Ch=S, Se and Te) ………………….. 119 References …………………………………………………………………………. 129 Conclusion 136 Appendix A.1. Wien2k Code …………………………………………………………………. 140 A.2. Spin-Orbit Coupling ………………………………...……………………….. 145 A.3. BoltzTraP Code ……………………………………………………………….. 148 A.4. Gibbs2 Code …………………………………………………………………... 153 References ………………………………………………………………………….. 158
Côte titre :	DPH/0223