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- ItemEtude des nanostructures lasers à base de nitrures d'antimoniure GaNSb/AlGaInNSb(2014-12-17) BERBER Mohamed; Encadreur: ABID HamzaRésumé : Les études théoriques ont joué un rôle fondamental dans le développement des nouveaux matériaux et des nouveaux dispositifs pour diverses applications industrielles. Avec le développement des méthodes ab-initio, il est maintenant possible d'accéder à une base de données d’une structure cristalline et utiliser un logiciel pour obtenir des propriétés intéressantes dans le cas où des mesures expérimentales sont absentes. A cet effet, nous avons tenté de déterminer les propriétés structurales, électroniques des nouveaux composés à base de Nitrure ‘N’ et Antimoine ‘Sb’, en utilisant la méthode des ondes plane augmentée au sein de la théorie de fonctionnelle de la densité DFT, qui est implémenté directement dans le code Wien2K. Tout d'abord, nous présentons l'étude théorique des propriétés structurales et électroniques des ternaires (nitrure et antimoine) (III-NSb) et quinaire AlxGayIn1-x-yN0.03Sb0.97. Le paramètre de réseau, le bulk modulus B et sa dérivée B' sont prédits. Nous notons que les paramètres réseaux sont en excellent accord avec la loi de Vegard; en ce qui concerne les propriétés électroniques telles que structure de bande ont été poursuivies, le résultat montre qu'il existe une différence entre les valeurs calculées dans le sens que la méthode LDA sous-estime la largeur de bande interdite. En second lieu, les propriétés optiques de l’alliage Al0.50Ga0.38In0.12N0.03Sb0.97 ont été étudiés; la fonction diélectrique, l'indice de réfraction, réflectivité, la conductivité optique, et les spectres de perte d'énergie ont été obtenues et analysées sur la base des structures de bandes électroniques et la densité d'états. Mots clés : FP-LAPW; Approximation densité locale; Alliages Quinaire; Les semi-conducteurs III-V. Abstract: The theoretical studies have been fundamental in the development of new materials and new devices for diverse industrial applications. With advanced ab-initio method, it is now feasible to access a database of crystal structure and use computer software to obtain interesting properties in the case in which experimental measurements are absent. In this raison we have attempt to determine the structural, electronic properties for new materials based on Nitride ‘N’ and antimony ‘Sb’ using the full potential augmented plane waves method within the density functional theory DFT, with local density approximation (LDA), which is implemented in the Wien2K code. Firstly, we present theoretical study of structural and electronic properties of the ternary Antimony Nitride (III-NSb) and quinary AlxGayIn1-x-yN0.03Sb0.97. The parameter lattice, the bulk modulus B and its pressure derivative B’ are predicted. We note that the parameters lattices are in excellent agreement with the Vegard’s law; regarding electronic properties such as band gap have been pursued, the result shows that there is a difference between the calculated values in the sense that the LDA method underestimates the band gap. Secondly, the optical properties of Al0.50Ga0.38In0.12N0.03Sb0.97 have been investigated; the dielectric function, refraction index, reflectivity, conductivity function, and energy-loss spectra were obtained and analyzed on the basis of electronic band structures and density of states. Keywords : FP-LAPW; Local density approximation; Quinary alloys; Semiconductors III-V
- ItemEtude des propriétés électroniques et optiques de l’alliage ternaire BSb1-xNx(2022-05-24) Bouragba Djamel; Encadreur: ABID HamzaRésumé (Français) : Dans le cadre de cette thèse, nous avons réalisé avec succès une étude théorique sur les alliages III – V de la table périodique, en phase cubique tels que l’alliage ternaire BSb1-xNx avec son constituant binaire BSb. Notre travail est basé sur une prédiction théorique des propriétés structurales, électroniques et optiques des matériaux précédents. Pour atteindre cette objective, nous avons utilisé le code de calcule WIEN2k, avec la méthode des ondes planes augmentées et linéarisée (FP – LAPW) dans le formalise de la théorie fonctionnelle de la densité (D. F. T). Le potentiel d’échange et corrélation est traité par les différentes approximations de Perdew – Burke – Ernzerhof (PBE– GGA), approximation de la densité locale de Perdew et Wang (PW – LDA), Perdew et al (PBEsol – GGA), Wu – Cohen (WC – GGA) en plus l’approche du potentiel modifie de Beck– Johnson (TB – mBJ) a été aussi utilisée. La dépendance en composition des propriétés structurales, électroniques à savoir le paramètre de maille, le module de compressibilité et l’énergie de gap ont été analysés. Une déviation par rapport à linéarité a été observée pour les paramètres de maille et les modules de compressibilité en fonction de la composition. Les valeurs de la structure de bande des matériaux ont été considérablement améliorées par utilisation de l’approximation récente (TB– mBJ) dont les résultats obtenus sont très proches aux donnés l’expérimentales. l’indice de réfraction et la constante diélectrique ont été déterminés par la méthode (FP – LAPW) et avec d’autres modèles théoriques et empiriques qui sont en accord avec l’expérimentale. Mots clés : DFT ; PW-LDA ;structure de bande des matériaux ; électroniques ; optiques des matériaux ; propriétés structurales Résumé (Anglais) : In this work, we have successfully realized a theoretical study of III – V alloys of the periodic table in zinc – blende phase, such as the ternary alloy BSb1-xNx with its ordered binary compound BSb. Our work is based on the theoretical prediction of structural, electronic and optical properties of the materials cited above. To get the main object, we present the density functional theory (DFT) calculations of cubic III-N based semiconductors by using the full potential linear augmented plane-wave(FP-LAPW) method plus local orbitals as implemented in the WIEN2k code. Our aim is to predict the pressure effect on structural and electronic properties of III-V binaries and ternaries. Results are given for structural properties (e.g., lattice constant, bulk modulus, and its pressure derivative) and electronic properties (e.g., band structure, density of states, band gaps and band widths) of BSbbinarie and BSb1-xNx Ternary alloy. The proposed model uses GGA exchange-correlation potential to determine band gaps of semiconductors at Γ, L and X high symmetry points of Brillouin zone. The results are found in good agreement with available experimental data for structural and electronic properties of these semiconductors. Keywords: DFT, FP-LAPW, III-V Semiconductors; Density Functional Theory; Electronic Properties; Structural Properties and The optical properties.
- ItemEtude théorique des cellules solaires a base de pérovskites(2021-06-17) BENNAOUM Menouer; Encadreur: ABID Hamza; Co-Encadreur: MERABET BoualemRésumé (en Français) : L'objectif de cette thèse est la contribution à l’étude du comportement électrique d’une cellule solaire à base des matériaux pérovskites notamment la pérovskite (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 en utilisant des logiciels de simulation adéquats. Pour effectuer ce travail, les différentes propriétés électroniques et optiques des matériaux pérovskites appliqués aux cellules solaires sont étudiées dans la première partie de cette thèse, telles que le gap d'énergie approprié, le coefficient d'absorption et la constante diélectrique pour optimiser un bon rendement de conversion d'énergie. Nous avons adopté, comme outil théorique de simulation, la méthode (FP-LAPW) des ondes planes augmentées linéarisées avec un potentiel total dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) implémentée dans le code Wien2k; et ce, pour étudier les propriétés de l'alliage (La0.25Bi0.75)2FeCrO6, dans la structure pnma en ordre ferrimagnétique des électrons de transition des terres rares. Nous présentons également une synthèse des propriétés électroniques et magnétiques fournies par la DFT et celles calculées par DFT+U, en l'occurrence de l'approximation du gradient généralisé (GGA) et l'approche de Becke-Johnson modifié (MBJ) pour optimiser le gap d'énergie approprié de tels alliages, que l'on souhaite appliquer en photovoltaïque. En outre, nous discutons nos structures de bande calculées, et nous montrons que l'utilisation du paramètre Hubbard U est essentielle à la précision de différentes propriétés de ces pérovskites contenant des atomes de terres rares (le La dans notre étude). Etant donné que la pérovskite (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 est considérée comme un matériau promoteur et alternatif au Silicium (Si) et qui améliore les performances des cellules solaires, nous l’avons utilisé dans une autre partie de la thèse comme une couche absorbante (Active) dans une cellule solaire, afin d’étudier l’influence de cette pérovskite sur la performance électrique de cette cellule. Pour réaliser cette étude, nous avons utilisé le logiciel SILVACO-Atlas comme outil de simulation, afin d’étudier l’évolution des différentes caractéristiques statiques Courant-Tension (I-V) et Puissance-Tension (P-V), ainsi que les paramètres électriques qui déterminent le comportement de cette cellule solaire proposée. Les résultats obtenus montrent l’influence de la pérovskite (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 sur le comportement électrique de cette cellule solaire en augmentant sa performance par rapport à celle en technologie Si. Les mots clés : Cellule solaire, Matériaux pérovskites, Gap, Coefficient d'absorption, Constante diélectrique, Paramètres électriques. Abstract (en Anglais) : The aim of this thesis is the contribution to studying the electrical behavior of a solar cell based on perovskite materials particularly (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 perovskite, using adequate simulation software. To carry out this task, various electronic and optical properties of the perovskite materials applied to solar cells are studied in the first part of this thesis, such as the appropriate energy gap, the absorption coefficient and the dielectric constant to optimize good conversion efficiency. We adopted as theoretical simulation tool, the Linearized Augmented Plane Wave method with Full Potential (FP-LAPW) in the context of the Density Functional Theory (DFT) implemented in the Wien2k code, for the purpose of studying the (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 alloy properties in the pnma structure with ferrimagnetic order of transition electrons of rare earth elements. We also present a synthesis of the electronic and magnetic properties provided by DFT and those calculated by DFT+U, in this case, the Generalized Gradient Approximation (GGA) and the Modified Becke-Johnson approach (MBJ) to optimize the appropriate gap energy of such alloys recommended in photovoltaics. In addition, we discuss our calculated band structures and show that using the Hubbard parameter U is essential to the accuracy of different properties of these perovskites containing rare earth atoms (the La in our study). Given that (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 perovskite is considered as a promising and alternative materiel to Silicon (Si), which improves solar cells performances, we used it in other section of thesis as an absorbent layer (Active) in a solar cell, in order to study the perovskite influence on the electrical performance of this cell. To carry out this study, we used the SILVACO-Atlas software as a simulation tool, in order to study the evolution of the different static characteristics Current-Voltage (I-V) and Power-Voltage (P-V), as well as the electrical parameters which determine the behavior of this proposed solar cell. The obtained results show the influence of (La0.25Bi0.75)2FeCrO6 perovskite on the electrical behavior of this solar cell by increasing its performance comparing to that of Si-technology. Keywords : Solar cell, Perovskite materials, Gap, Absorption coefficient , Dielectric constant, Electrical parameters.
- ItemEtudes et optimisation des paramètres physiques de la structure AlGaInAs/InP : Applications aux lasers(2016-06-30) BENCHEHIMA Miloud; Encadreur: ABID HamzaRésumé (Français et/ou Anglais) : The semiconductor compounds containing multiple quantum wells (MQW) present remarkable optical properties adapted to the realization of the optoelectronic devices being able to be used in optical systems of telecommunications. The association of these artificial materials with other functions (integrated lens lets, active Bragg reflectors, surface emitting laser diodes…) realized starting from the semiconductors III-V contributes to the development of new systems suitable for the use of optics in the field of optical telecommunications, and in particular systems of telecommunication by optical fibers. To this end, the excellent knowledge of the III-V semiconductors gives the centered fast one to the development of optoelectronics. This work consists to study and optimize the physical parameters of the structure (AlGaInAs/InP): Applications to the lasers diode. We started with the study of structural and optoelectronic properties of compounds AlAs, GaAs, and InAs, and their ternary AlGaAs, AlInAs andInGaAs, and the quaternary (AlGaInAs/InP), and this with an aim of studying and of optimizing a laser diode with quantum wells containing AlGaInAs/InP .For this purpose, we employed the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method within the framework of the density functional theory (DFT) as implemented in the Wien2k code to determine the various properties of these materials. We used the software "Mathcad", to graphically determine the optimal values of the intrinsic and extrinsic values of the structure AlGaInAs/InP, and this with an aim of having a very high maximum gain and a minimal threshold current. And at the end, we exploited the found results to propose a structure with single quantum well (SQW) and a structure with multi quantum wells (MQW).