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Étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, optiques et thermodynamiques de quelques matériaux ternaires / Boucenna,Sarra
Titre : Étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, optiques et thermodynamiques de quelques matériaux ternaires Type de document : texte imprimé Auteurs : Boucenna,Sarra, Auteur ; LouiIl,l, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2020 Importance : 1 vol (159 f .) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Physique Index. décimale : 530 Physique Résumé :
Notre travail consiste à étudier l’effet de la pression hydrostatique sur les propriétés structurales, élastiques, électroniques optiques et thermodynamiques des composés ternaires à base d'azote : Ca4XN4 avec X≡ Ti, Si et Ge. L’étude est basée sur le calcul premier principe (ab-initio) avec l’utilisation de la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) sous la méthode du pseudopotentiel, en utilisant le code CASTEP. Les propriétés thermodynamiques ont été explorées avec le programme GIBBS qu’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye. Les paramètres des mailles calculés sont en bon accord avec les mesures expérimentaux. L’étude, de la structure électronique a été effectuée à travers le calcul des spectres de structure de bandes électroniques et les diagrammes de densité d’états électroniques totale et partielle (TDOS et PDOS). Nos calculs de la structure de bandes électroniques suggèrent que ces composés sont des isolants. De même, les constantes élastiques (Cij) ont été calculées et les modules d'élasticité polycristallin (B et G) ont été estimés en fonction des approximations de Voigt, Reuss et Hill. La variation des différents paramètres optiques tels que: la fonction diélectrique, l’absorption optique, l’indice de réfraction, le coefficient d’extinction, la fonction de perte optique et la réflectivité à 0GPa et sous l'effet de la pression, pour nos composés, a été étudiée. Afin d’explorer le comportement thermodynamique des composés Ca4XN4 sous pression et température, nous avons calculé la variation avec la température pour différentes pressions du volume de réseau, le module de compressibilité, le coefficient d’expansion thermique, la capacité calorifique à pression constante Cp et à volume constant CV, et ainsi que la température de Debye.
Abstract
Our work deal with the study of hydrostatic pressure effect on the structural, elastic, electronic opticalNote de contenu :
Sommaire
Dédicaces
Remerciements
Liste des figures
Liste des tableaux
xii CHAPITRE I : Introduction générale
PRESENTATION DES MATERIAUX
OBJECTIFS DE LA THESE
STRUCTURATION DE LA THESE
BIBLIOGRAPHIES
07 CHAPITRE II : Le cadre théorique de l’outil de calcul
CALCULS AB INITIO
RESOLUTION DE L'EQUATION DE SCHRÖDINGER
Présentation de l’équation et difficulté d’une résolution numérique directe
Découplage électron-nucléo
APPROXIMATIONS BASEES SUR LA FONCTION D'ONDE
Approche de Hartree et de Hartree-Fock et limites
Aproximation des électrons sans interaction
Approche de Hartree-Fock
Limites
Outils de résolution
THEORIE DE LA FONCTIONNELLE DE DENSITE
Approche de Hohenberg-Kohn
La densité comme variable naturelle
Premier théorème et conséquences
Deuxième théorème
Recherche sous contrainte
Approche de Kohn-Sham
Points faibles de la DFT
Au niveau de l’approche de Hohenberg-Kohn
Au niveau des états de Kohn-Sham
CHOIX D'UNE FONCTIONNELLE D'ECHANGE-CORRELATION.
Approximation de la densité locale LDA
Limites de cette approximation
Approximations du type GGA
La connexion adiabatique et les fonctionnelles hybrides
CALCUL DE STRUCTURES ELECTRONIQUES
Systèmes périodiques et base d’ondes planes
Expression des équations de Kohn-Sham dans la base d’ondes planes
Résolution numérique des équations de Kohn-Sha
Echantillonnage de la zone de Brillouin
Expression de la densité électronique
Démarche de résolution numérique
COMMENT REDUIRE LE NOMBRE D'ONDES PLANES UTILISEES?
Approximation du coeur gelé
Approximation des pseudopotentiels
Présentation
Exemples de pseudopotentiels
Expression de l’énergie totale dans l’approche pseudo-potentiel
BIBLIOGRAPHIES
46 CHAPITRE III : Détails de calcu
PRESENTATION DU CODE CASTEP
OPTIMISATION GEOMETRIQUE
PARAMETRES DE CALCULS
CALCUL DE PROPRIETES
Propriétés structurales
La structure cristalline
L'équation d'état
Propriétés électroniques
Structure de bandes électroniques
Densité d’états électroniques
Propriétés élastiques
Propriétés optiques
Propriétés thermodynamique
BIBLIOGRAPHIES
66 CHAPITRE IV : Résultats et discussion
PROPRIETES STRUCTURAL
Propriétés structurales de Ca4TiN
Propriétés structurales à l'équilibre de Ca4TiN4
Equation d'état de Ca4TiN4
Effet de la pression sur les paramètres structuraux de Ca4TiN4
Propriétés structurales de Ca4SiN4 et Ca4GeN4
Propriétés structurales de Ca4SiN4 et Ca4GeN4 à l'équilibre
Equation d'état de Ca4SiN4 et Ca4GeN4
Effet de la pression sur les paramètres structuraux de Ca4SiN4 et Ca4GeN
PROPRIETES ELECTRONIQUES
Propriétés électroniques du composé Ca4TiN4 à pression null
IV.2.1.1 charge électronique.
Effet de la pression sur les propriétés électroniques de Ca4TiN4
Propriétés électroniques des composés Ca4SiN4 et Ca4GeN4 à pression nulle
Structure de bandes électroniques
Densité d’états électroniques Analyse de population de Mulliken
Densité de charge électroniqu
Effet de la pression sur les propriétés électroniques de Ca4SiN4 et Ca4GeN
PROPRIETES OPTIQUE
La fonction diélectrique
Absorption optique
Indice de réfraction et le coefficient d'extinction
Fonction de perte optique et la réflectivité
L'effet de la pression sur les constantes optique
PROPRIETES ELASTIQUES
Propriétés élastiques du composé Ca4TiN4 à pression nulle
Constantes élastiques anisotropes Cij
Stabilité mécanique
Les modules d'élasticités polycristallins
Anisotropie élastique
Température de Debye et les vitesses d’ondes élastiques
Effet de la pression sur les propriétés élastiques du composé Ca4TiN4
L'effet de la pression sur les constantes élastiques
Stabilité mécanique sous pression
Effet de la pression sur les modules d'élasticité isotropes
Evolution de l’anisotropie élastique sous pression
Propriétés élastiques des composés Ca4SiN4 et Ca4GeN4 à pression nulle
Constantes élastiques anisotropes Cij
Stabilité mécanique
Les modules d'élasticités polycristallins
Anisotropie élastique
Température de Debye et les vitesses d’ondes élastiques
Effet de la pression sur les propriétés élastiques des composés Ca4SiN4 et Ca4GeN
L'effet de la pression sur les constantes élastiques
Stabilité mécanique sous pression
Effet de la pression sur les modules d'élasticité isotropes
Evolution de l’anisotropie élastique sous pression
Volume de maille sous température
Effet de la température sur le module de compressibilité
Coefficient d’expansion thermique sous température
Capacité calorifiqu
La capacité calorifique à volume constante
La capacité calorifique à pression constante
Température de Debye
BIBLIOGRAPHIES
154 Conclusion générale
Annexe: Travaux scientifiquesCôte titre : DPH/0230 En ligne : http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/handle/123456789/3592 Format de la ressource électronique : Étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, optiques et thermodynamiques de quelques matériaux ternaires [texte imprimé] / Boucenna,Sarra, Auteur ; LouiIl,l, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2020 . - 1 vol (159 f .) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Physique Index. décimale : 530 Physique Résumé :
Notre travail consiste à étudier l’effet de la pression hydrostatique sur les propriétés structurales, élastiques, électroniques optiques et thermodynamiques des composés ternaires à base d'azote : Ca4XN4 avec X≡ Ti, Si et Ge. L’étude est basée sur le calcul premier principe (ab-initio) avec l’utilisation de la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) sous la méthode du pseudopotentiel, en utilisant le code CASTEP. Les propriétés thermodynamiques ont été explorées avec le programme GIBBS qu’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye. Les paramètres des mailles calculés sont en bon accord avec les mesures expérimentaux. L’étude, de la structure électronique a été effectuée à travers le calcul des spectres de structure de bandes électroniques et les diagrammes de densité d’états électroniques totale et partielle (TDOS et PDOS). Nos calculs de la structure de bandes électroniques suggèrent que ces composés sont des isolants. De même, les constantes élastiques (Cij) ont été calculées et les modules d'élasticité polycristallin (B et G) ont été estimés en fonction des approximations de Voigt, Reuss et Hill. La variation des différents paramètres optiques tels que: la fonction diélectrique, l’absorption optique, l’indice de réfraction, le coefficient d’extinction, la fonction de perte optique et la réflectivité à 0GPa et sous l'effet de la pression, pour nos composés, a été étudiée. Afin d’explorer le comportement thermodynamique des composés Ca4XN4 sous pression et température, nous avons calculé la variation avec la température pour différentes pressions du volume de réseau, le module de compressibilité, le coefficient d’expansion thermique, la capacité calorifique à pression constante Cp et à volume constant CV, et ainsi que la température de Debye.
Abstract
Our work deal with the study of hydrostatic pressure effect on the structural, elastic, electronic opticalNote de contenu :
Sommaire
Dédicaces
Remerciements
Liste des figures
Liste des tableaux
xii CHAPITRE I : Introduction générale
PRESENTATION DES MATERIAUX
OBJECTIFS DE LA THESE
STRUCTURATION DE LA THESE
BIBLIOGRAPHIES
07 CHAPITRE II : Le cadre théorique de l’outil de calcul
CALCULS AB INITIO
RESOLUTION DE L'EQUATION DE SCHRÖDINGER
Présentation de l’équation et difficulté d’une résolution numérique directe
Découplage électron-nucléo
APPROXIMATIONS BASEES SUR LA FONCTION D'ONDE
Approche de Hartree et de Hartree-Fock et limites
Aproximation des électrons sans interaction
Approche de Hartree-Fock
Limites
Outils de résolution
THEORIE DE LA FONCTIONNELLE DE DENSITE
Approche de Hohenberg-Kohn
La densité comme variable naturelle
Premier théorème et conséquences
Deuxième théorème
Recherche sous contrainte
Approche de Kohn-Sham
Points faibles de la DFT
Au niveau de l’approche de Hohenberg-Kohn
Au niveau des états de Kohn-Sham
CHOIX D'UNE FONCTIONNELLE D'ECHANGE-CORRELATION.
Approximation de la densité locale LDA
Limites de cette approximation
Approximations du type GGA
La connexion adiabatique et les fonctionnelles hybrides
CALCUL DE STRUCTURES ELECTRONIQUES
Systèmes périodiques et base d’ondes planes
Expression des équations de Kohn-Sham dans la base d’ondes planes
Résolution numérique des équations de Kohn-Sha
Echantillonnage de la zone de Brillouin
Expression de la densité électronique
Démarche de résolution numérique
COMMENT REDUIRE LE NOMBRE D'ONDES PLANES UTILISEES?
Approximation du coeur gelé
Approximation des pseudopotentiels
Présentation
Exemples de pseudopotentiels
Expression de l’énergie totale dans l’approche pseudo-potentiel
BIBLIOGRAPHIES
46 CHAPITRE III : Détails de calcu
PRESENTATION DU CODE CASTEP
OPTIMISATION GEOMETRIQUE
PARAMETRES DE CALCULS
CALCUL DE PROPRIETES
Propriétés structurales
La structure cristalline
L'équation d'état
Propriétés électroniques
Structure de bandes électroniques
Densité d’états électroniques
Propriétés élastiques
Propriétés optiques
Propriétés thermodynamique
BIBLIOGRAPHIES
66 CHAPITRE IV : Résultats et discussion
PROPRIETES STRUCTURAL
Propriétés structurales de Ca4TiN
Propriétés structurales à l'équilibre de Ca4TiN4
Equation d'état de Ca4TiN4
Effet de la pression sur les paramètres structuraux de Ca4TiN4
Propriétés structurales de Ca4SiN4 et Ca4GeN4
Propriétés structurales de Ca4SiN4 et Ca4GeN4 à l'équilibre
Equation d'état de Ca4SiN4 et Ca4GeN4
Effet de la pression sur les paramètres structuraux de Ca4SiN4 et Ca4GeN
PROPRIETES ELECTRONIQUES
Propriétés électroniques du composé Ca4TiN4 à pression null
IV.2.1.1 charge électronique.
Effet de la pression sur les propriétés électroniques de Ca4TiN4
Propriétés électroniques des composés Ca4SiN4 et Ca4GeN4 à pression nulle
Structure de bandes électroniques
Densité d’états électroniques Analyse de population de Mulliken
Densité de charge électroniqu
Effet de la pression sur les propriétés électroniques de Ca4SiN4 et Ca4GeN
PROPRIETES OPTIQUE
La fonction diélectrique
Absorption optique
Indice de réfraction et le coefficient d'extinction
Fonction de perte optique et la réflectivité
L'effet de la pression sur les constantes optique
PROPRIETES ELASTIQUES
Propriétés élastiques du composé Ca4TiN4 à pression nulle
Constantes élastiques anisotropes Cij
Stabilité mécanique
Les modules d'élasticités polycristallins
Anisotropie élastique
Température de Debye et les vitesses d’ondes élastiques
Effet de la pression sur les propriétés élastiques du composé Ca4TiN4
L'effet de la pression sur les constantes élastiques
Stabilité mécanique sous pression
Effet de la pression sur les modules d'élasticité isotropes
Evolution de l’anisotropie élastique sous pression
Propriétés élastiques des composés Ca4SiN4 et Ca4GeN4 à pression nulle
Constantes élastiques anisotropes Cij
Stabilité mécanique
Les modules d'élasticités polycristallins
Anisotropie élastique
Température de Debye et les vitesses d’ondes élastiques
Effet de la pression sur les propriétés élastiques des composés Ca4SiN4 et Ca4GeN
L'effet de la pression sur les constantes élastiques
Stabilité mécanique sous pression
Effet de la pression sur les modules d'élasticité isotropes
Evolution de l’anisotropie élastique sous pression
Volume de maille sous température
Effet de la température sur le module de compressibilité
Coefficient d’expansion thermique sous température
Capacité calorifiqu
La capacité calorifique à volume constante
La capacité calorifique à pression constante
Température de Debye
BIBLIOGRAPHIES
154 Conclusion générale
Annexe: Travaux scientifiquesCôte titre : DPH/0230 En ligne : http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/handle/123456789/3592 Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité DPH/0230 DPH/0230 Thèse Bibliothéque des sciences Français Disponible
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