- [ VRPG-Doc] Physique --- فيزياء

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Etude des propriétés structurales, électroniques et thermique de l'alliage BaS1-xTex par la méthode FP-LMTO
(2016-01-21) BENKADDOUR Imene; Encadreur: BENOSMAN Nabila
الملخص (بالعربية) : أجرينا أول حسابات على الخواص البنيوية والإلكترونية والحرارية للخليط BaS1-x Tex استعملنا طريقة (FP-LMTO) في إطار نظرية DFT، استعملنا تقريب التدرج المعمم GGA بغية حساب كمون التبادل و الارتباط. لقد درسنا تأثير العناصر على الخواص البنيوية مثل عناصر التوازن، كذلك حساب عامل الانضغاطية، وطاقات الفرق في البنية، أعطينا نتائج الاختلاف في الفرق في البنية المباشرة وغير المباشرة وأيضا عامل الانحناء. بتطبيق نموذج دباي شبه التوافقي، وذلك باستخدام جميع العمليات الحسابية من اجمالي الطاقة وفقا لحجم تم الحصول عليها مع طريقة (FP-LMTO) لدراسة التأثيرات الحرارية والذبذبات. آثار الحرارة على المعلمات الهيكلية، يتم تحديد السعة الحرارية ودرجة حرارة دباي، باستعمال مقاربة Zungerوزملائه. كلمات افتتاحيــة: FP-LMTO، BaSTe ، خلائط حرارية. ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract The results of a first-principle study of the structural, electronic, and thermal properties of a BaS1−x Tex alloy, using the full-potential linear muffin-tin-orbital (FP-LMTO) method in the framework of density functional theory, within both the local density approximation and the generalized gradient approximation are presented. The composition effect on lattice constants, bulk moduli, band gaps, and effective masses is analyzed. The quasi-harmonic Debye model, using a set of total energy versus volume calculations obtained with the FP-LMTO method, is applied to study the thermal and vibrational effects. The temperature effect on the lattice parameters, thermal expansions, heat capacities, and Debye temperatures is determined from the non-equilibrium Gibbs functions. The microscopic origins of the bowing parameter were explained using the approach of Zunger and coworkers. Keyword: Bowing • Effective mass • FP-LMTO • Thermal properties ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé Nous avons effectué des calculs du premier principe de l'énergie totale sur les propriétés structurales, électroniques des binaires BaS et BaTe et leur alliage. Nous avons utilisé la méthode LMTO (Linear muffin-tin orbital) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). L'énergie d'échange et de corrélation est décrite dans l’approximation du gradient généralisée (GGA) en employant la paramétrisation de Perdew-Wang. Nous avons étudié l'effet de la composition sur les propriétés structurales telles que le paramètre d’équilibre, le module de compressibilité et les énergies des structures de bande. Nous rapportons les résultats concernant la variation des structures de la bande directe et indirecte aussi que le paramètre de courbure (bowing). Le modèle quasi-harmonique de Debye, en utilisant l’ensemble des calculs de l'énergie totale en fonction du volume obtenus avec la méthode FP-LMTO est appliqué pour étudier les effets thermiques et vibratoires. Les effets de la température sur les paramètres structuraux, la capacité calorifique et la température de Debye sont déterminés à partir de la fonction de Gibbs de non-équilibre. Mots clés: FP-LMTO; BaS;BaTe; alliage; bowing; propriétés thermiques.
Contribution à l’étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, thermodynamiques et optiques des alliages EuFe4Sb12, Co2XSi(X=Mn, Fe) et Co2Fe0.5Mn0.5Si par la méthode de premier principe.
(2016-06-30) BENNADJI ABDERRAHIM; Encadreur: AMERI Mohammed
الملخص(بالعربية): لقد قمنا بدراسة الخصائص البنيوية ، الإلكترونية، المغناطيسية،المرنة والحرارية باستخدام طريقة (FP-LAPW ) و (FP-LMTO) والتي تركز على نظرية الكثافة الدلية (DFT) باستعمال تقريب التدرج المعمم (GGA) و (GGA+U) والنظرية التقريبية (LDA) و (LSDA) للمركبات Co2XSi (X=Fe, Mn), Co2Fe0.5Mn0.5Si و EuFe4Sb12 . بتطبيق هذه النظريات نستخلص أن المركب الرباعي Co2Fe0.5Mn0.5Si لديه خاصية نصف معدنية وذات طابع نصف ناقل، أما بالنسبة للخصائص المرنة والحرارية للمركب EuFe4Sb12 تدل على أنه مركب متكافئ وحساس . ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé : Nous avons effectué des calculs en utilisant les méthodes (FP-LAPW) et (FP-LMTO) basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec l’approximation du gradient généralisé (GGA) et (GGA+U), l’approximation de la densité locale et de spin locale(LDA) et (LSDA) pour étudier les propriétés structurales, électroniques, magnétiques, élastiques et thermodynamiques des alliages Co2XSi (X=Fe, Mn), Co2Fe0.5Mn0.5Si et du skutterudite EuFe4Sb12. L'utilisation de la méthode du potentiel totale des planes augmentées et linéarisé avec l’approximation de gradient généralisée GGA et avec l’introduction de potentiel coulombienne (Hubard) U indique que l’alliage Heusler quaternaire Co2Fe0.5Mn0.5Si a un caractère semi-métallique avec une polarisation totale de 100% au Niveau de Fermi. La structure de bande a un caractère semi-conducteur dans les bandes minoritaires et métallique dans les spins majoritaires. Le moment magnétique est on bon accord avec la règle de Slater-Pauling qui indique le comportement semi-métallique. Co2FexMn1-XSi est prévu comme un bon candidat le plus prometteur à explorer le semi métallique ferromagnétique pour les applications pratiques de dispositifs de spintronique. Les constantes élastiques et thermodynamiques du EuFe4Sb12 ont été calculées et cela indique que ce composé est très covalent et classé comme un matériau fragile. ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract : For this purpose, first principal density functionel calculations are used via the full-potential linearized augmented plane-wave (FP-LAPW) method in the generalized gradient (GGA) and (GGA+U) approximations and the full potential muffin-tin orbitals method (FP-LMTO) within the local spin-density approximation (LDA) and (LSDA) to study of structural, electronic, magnetic, elastic and thermodynamic, properties of Heusler alloys Co2XSi (X=Fe, Mn), Co2Fe0.5Mn0.5Si and of the filled skutterudite EuFe4Sb12. The electronic structure and magnetism of the quaternary Heusler compound Co2FexMn1−xSi are investigated in view of the first-principles density functional calculations.The use of the full-potential linearized augmented planewave method within the generalized gradient (GGA) and (GGA+U) approximation revealed the quaternary Heusler compounds Co2Fe0.5Mn0.5Si to have a perfect half-metallic character with semiconducting minority-spin band structure and 100 % polarization. Therefore, Co2FexMn1−xSi is predicted to be the best promising candidate to explore halfmetallic ferromagnetism for the practical applications of spintronic devices.The elastic and thermodynamic constant of EuFe4Sb12 indicates that this compound is highly covalent and classify as brittle material.
Étude de premier principe de la structure électronique des super-réseaux (BeTe)n/(ZnSe)m (100)
(2016-11-30) CAID Messaoud; Encadreur: RACHED Djamel; Co-Encadreur: BENKHETTOU Nour Eddine
Résumé (Français et/ou Anglais) : The structural, electronic and optical properties of (BeTe)n/(ZnSe)m superlattices have been computationally evaluated for different configurations with m = n and m ≠ n using the full-potential linear muffin-tin method (FP-LMTO). The exchange and correlation potentials are treated by the local density approximation (LDA). The ground state properties of (BeTe)n/(ZnSe)m binary compounds are determined and compared with the available data. It is found that the superlattice band gaps vary depending on the layers used. The optical constants, including the dielectric function (), the refractive index n() and the reflectivity R(), are calculated for radiation energies up to 35 eV. Keywords: FP-LMTO; Electronic structure; Optical properties; Superlattices.
Etude des propriétés structurales, Elastiques, Electroniques et Thermodynamiques des chalcogénures de Neptinium Np(X=S, S, Te) par la méthode FP-LMTO
(2016-12-15) Benkabou Aicha; Encadreur: Abidri Boualem; Co-Encadreur: AMERI Mohamed
Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Une étude théorique des propriétés, structurales, élastiques, électroniques et thermodynamiques du Chalcogénure de neptunium NpX( X=S, Se, Te) dans les deux phases NaCl-B1 et CsCl-B2 est réalisée en utilisant le calcul du premier principe basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité et le modèle de Quasi-Harmonie Debye. Nous avons employé la méthode du potentiel total des orbitales muffin-tin linéarisé (FP-LMTO) sous la paramétrisation de Perdew-Wang. Nous avons utilisé comme approche, les approximations (LSDA) et LSDA+U pour le potentiel d’échange et de corrélation. Les paramètres d’équilibres, Bulk Modulus, la pression de transition, les constates élastiques et leur paramètres respectifs comme le coefficient de poisson, le module de Young, le module de cisaillement et la température de debye ont étaient calculés. Les résultats obtenus sont en accord avec les données théoriques et expérimentales déjà existantes. D’après la valeur critique de B/G, les composés sont dans des phases ductiles. La forte répulsion de coulomb localisée dans les 5f-électrons a était traitée avec LSDA+U pour décrire parfaitement les propriétés électroniques. Il a était examiné La dépendance à la pression et à la température du volume, du bulk modulus, des capacités calorifiques de la température de Debye en utilisant le modèle quasi-harmonique Debye, de manière systématique dans des pressions variés et pour des températures comprises entre 0K et 500K Abstract Theoretical study of structural, elastic ,electronic and thermodynamic properties of neptunium chalcogenides NpX (X=S, Se, Te) in NaCl-B1 and CsCl-B2 phases are investigated using the first principles calculations based on the density. functional theory and the Quasi-Harmonic Debye model. we employed the full-potential linearized muffin tin orbital method (FP-LMTO) with in perdew-wang parameterization .we used the local spin density approximation (LSDA) and (LSDA+U) approaches for the exchange-correlation potential. The equilibrium lattice parameter, bulk modulus, transition pressure, elastic constants and their related parameters such as poison’s ratio, young modulus, shear modulus and Debye temperature were calculated. The results obtained are in good agreement with available experimental and theoretical data. According to the critical value of B/G , the compounds are in a ductile phases. The strong one site coulomb repulsion among the localized 5f-electrons of Np actinide element was treated with LSDA+U to describe perfectly the electronic properties. The temperature and pressure dependence of cell volume, bulk modulus, heat capacity and debey temperature are examined through the Quasi-Harmonic Debye model, systematically in various pressures and at temperature ranging from 0K to 500 K.
Etude des propriétés physiques des matériaux High-k: ZrSiO4, HfSiO4 et ZrGeO4
(2017-04-12) BOUKABRINE FATIHA; Encadreur: CHIKER FAFA; Co-Encadreur: KHACHAI Houari
Résumé (Anglais) : In the present study, the structural, thermal, and electronic properties of some important orthosilicate dielectrics, such as the ZrSiO4, ZrGeO4, and HfSiO4 compounds, were investigated theoretically with the use of first-principle calculations. We attribute the application of the modified Becke–Johnson exchange potential, which is basically an improvement over the exchange–correlation functional, for a better description of the band gaps of the compounds. This resulted in a good agreement with our estimated values in comparison with the reported experimental data, specifically for the ZrSiO4, and HfSiO4 compounds. Conversely, for the ZrGeO4compound, the calculated electronic band structure shows a direct band gap at the gamma. Furthermore, our evaluated thermal properties that were calculated by using the quasi-harmonic Debye model indicated that the volume variation with temperature is higher in the ZrGeO4 compound as compared to both the ZrSiO4and HfSiO4compounds, which is ascribed to the difference between the electron shells of the Si and Ge atoms. Résumé (Français): Dans cette étude, nous présentons les propriétés structurales, thermiques et électroniques de certains importants matériaux diélectriques Orthosilicates, tels que ZrSiO4, ZrGeO4 et HfSiO4, ces composés ont été étudié théoriquement avec l'utilisation de la méthode de premier principe. Nous attribuons l'application du potentiel Becke- Johnson modifié, qui est essentiellement une amélioration du potentiel d’échange et de corrélation. Cela a abouti à un bon accord avec nos valeurs estimées en comparaison avec les données expérimentales rapportées, en particulier pour ZrSiO4 et HfSiO4. A l'inverse pour le composé ZrGeO4, la structure de bande calculée montre un gap d’énergie directe au point gamma. En outre, nos propriétés thermiques évaluées par le modèle quasi-harmonique de Debye indique que la variation de volume avec la température est plus élevé dans le composé ZrGeO4 par rapport au composés ZrSiO4 et HfSiO4 qui est attribué à la différence entre l'atome de Si et l'atome de Ge.
Contribution a l'étude des propriétés structurales, électroniques ,élastiques et thermodynamiques des composés binaires XY(X= Lu,Yb et Y= N,Sb,Bi)par la méthode ab initio FP-LMTO
(2017-11-30) BENNAR Faiza; Encadreur: AMERI Mohammed
الملخص(بالعربية): بواسطة طريقة FP-LMTO و التي ترتكز على نظرية كثافة الدالية DFT قمنا بحساب الخواص البنيوية و الميكانيكية و الإلكترونية و الترموديناميكية للمركبات الثنائية LuN,LuBi ,LuSb,YbN ,YbBi ,YbSb في الحالات البنيوية B1 و B2 . استعملنا تقريب كثافة الموضع LDA بغية حساب كمون التبادل و الإرتباط (XC) و LSDA. قمنا بتحديد الخصائص البنيوية بالخصوص عناصر التوازن ’ كذلك حساب عامل الإنضغاطية B و مشتقه B’ ’النتائج المحصل عليها متوافقة مع النتائج النظرية و التجريبية. قمنا كذلك بتحديد الخواص الميكانيكية و الإلكترونية و الترموديناميكية للبنية الأكثر استقرارا NaCl (B1) في الشروط النظامية للضغط و درجة الحرارة . الكلمات المفتاحية: FP-LMTO- DFT- LSDA- LDA ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Les proprieties structurales, électroniques , élastiques et thermodynamique des composants binaires XY (X=Lu,Yb; Y=N, Bi , Sb) sur la base de terres rares dans les deux phases : Rocksalt (B1) et CsCl (B2) ont été étudiés. Les calculs ont été effectuées Par la méthode de calcul Linéarisé Muffin-Tin Orbital (FP-LMTO), qui se base sur la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) .Nous avons utilisé l’approximation de la densité locale (LDA) pour le terme du potentiel d’échange-corrélation (XC) et l’approximation de la densité locale polarisé en spin (LSDA). Nous avons calculé les paramètres structurales les paramètres de maille a0, le module de compressibilité B , sa dérivée B’ et l’énergie de cutoff (Ec) dans LDA et LSDA sont présentés. Aussi nous avons calculé les constantes élastiques, électronique et thermodynamiques dans la phase la plus stable NaCl (B1) et dans les conditions ambiantes de température et de pression. Nos résultats sont en très bon accord avec les résultats présentés dans la littérature. Mots clé : FP-LMTO- DFT- LSDA- LDA
Half metallic completely compensated ferrimagnets in Cr doped BaP
(2018-01-10) Bouabça Asmaa; Encadreur: Rozale Habib
Résumé (Français et/ou Anglais) : Cette thèse présente une étude sur la base des calculs ab-initio dans laquelle nous avons systématiquement étudié les propriétés électroniques et magnétiques de l’alliage Cr1−xBaxP. Pour atteindre cet objectif, les calculs ont été eﬀectués par le paquet wien2K dans le cadre de la méthode FP-LPAW construite dans la DFT, les termes d’échange et de corrélation ont été traités dans l’approximation de gradient généralisée (GGA) dans le (Predew, Burk, Ernzeerhof ) (PBE).Nos calculs suggèrent que lorsque nous mélangeons le BaP avec le CrP et nous nous dirigeons vers Cr1−xBaxP où x = 0, 0,25, 0,50, 0,75 , et 0.875 tous les alliages sont des demi-metallique ferromagnetiques,et de façon intéressante le Cr0.25Ba0.75P est un demi-metallique antiferromagnetique autrement dit : " ferrimagnetique entièrement compensé ", cet alliage devrait être d’un intérêt spécial pour des applications puisqu’il ne crée aucun champ externe faible et donc expose des pertes d’énergie minimales. En outre, la robustesse de la demi-métallicité par rapport à la variation des constantes de réseau de Cr1−xBaxP est également discutée. De plus, nous avons constaté que ce nouveau matériau : Demi Métallique Ferrimagnétique Entièrement Compensé (HMFCF) est stable en fonction de sa faible énergie de formation ABSTRACT : This thesis presents a study on the basis of ab-initio calculations in witch we have systematically investigated the electronic and magnetic properties of Cr1−xBaxP alloy,to achieve this aim the calculations were performed by wien2K package within the scheme of FP-LPAW method constructed within the DFT,the exchange correlation terms was treated within the generalized gradient approximation (GGA) in the( Predew,Burk, Ernzeerhof) (PBE).Our investigation suggest that as We mix BaP with CrP atoms and move towards Cr1−xBaxP where x=0, 0.25, 0.50, 0.75, and 0.875 all alloy are HMM , interestingly Cr0.25Ba0.75P is a HMAFM otherwise "fully compensated ferrimagnet", this alloy should be of special interest for applications since it creates no external stray ﬁeld and thus exhibit minimal energy losses. In addition,the robustness of half-metallicity with respect to the variation of lattice constants of Cr1−xBaxP is also discussed. Furthermore we found that this new HMFCF is stable according to its small formation energy.
Etude ab-initio des demi-métalliques ferromagnétiques dans les composés demi-heusler
(2018-03-08) BENABBOUN Radjaa; Encadreur: MESRI Dalila; Co-Encadreur: BENHELAL Omar
الملخص (بالعربية) : في هذا العمل ، و باستعمال طرق المبادئ الاولى تم حساب الخصائص الهيكلية و الالكترونية و المغناطيسية و درجة حرارة كوري .XYZ لمعادن انصاف هسلر الفيرومغناطيسية للمركبات : (FP-LAPW+Lo) المحلية قمنا بانجاز دراسة نظرية باستعمال تقريب الامواج المستوية المتزايدة خطيا بالإضافة الى المدارات .GGA ومن اجل حساب كمون التبادل و الارتباط استخدمنا تقريب التدرج المعمم (DFT) على اساس نظرية الكثافة الوظيفية في الحالة الفيرومغناطيسية اكثر ملائمة من الحالة مضاد الانجذاب المغناطيسي ، و يسلك طريق نصف المعادن XYZ وجدنا ان الفيرومغناطيسية .ثابت الشبكة المتغير المحسوب يتفق تماما مع البيانات النظرية و التجريبية المتاحة. فيما يخص (mBJ-GGA) وتعديل باك- جونسون للتقريب المتبادل (GGA)نعطي ايضا مقارنة بين تقريب التدرج المعمم الخصائص الالكترونية و المغناطيسية. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Dans ce travail, en utilisant des méthodes de premiers principes pour déterminer les propriétés structurale, électronique, magnétique et la température de Curie des composés Semi-Heuler ferromagnétique demi-métallique : XYZ. Nous avons appliqué la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total plus les orbitales locales (FP-LAPW+Lo) basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Nous avons utilisé l’approximation du gradient généralisé (GGA) pour le traitement du potentiel d’échange et de corrélation. Nous avons constaté que XYZ à l’état ferromagnétique sont plus favorable que dans l'état antiferromagnétique et ils présentent un ferromagnétisme de type demi- métallique. Les paramètres d'équilibre du réseau calculés sont en bon accord avec les données théoriques et expérimentales disponibles. Nous donnons aussi une comparaison entre l’approximation du gradient généralisé (GGA) et le potentiel d’échange modifié de Becke et Johnson (mBJ) concernant les propriétés électroniques et magnétiques.
Propriétés physique des composés ternaire R2Ni2Pb
(2018-06-21) BENKADDOUR YOUSRA; Encadreur: YAKOUBI ABDELKADER; Co-Encadreur: Khachai Houari
الملخص(بالعربية): لعبت السبائك في السنوات الأخيرة دورا أساسيا في مجال علم التعدين ،الطيران ،السيارات وكذلك في مجال تخزين الطاقة. تخضع هذه المواد لعدد كبير من الأعمال والأبحاث حيث تتم دراسة خصائص الكترونية والميكانيكية معينة. ومن جهة اخرى فان تطور أساليب الحساب النظري حاليا يسمح بدراسة خصائص المواد بأكثر دقة وفعالية. وفي هذا السياق، استخدمنا نظرية (DFT) من اجل دراسة الاستقرار البنيوي وكذا الخصائص الالكترونية ،وتنبؤ بالخواص الميكانيكية لكل من R2Ni2Pb مع R= Ho, Lu, et Sm ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Anglais) : The intermetallic compounds play in these recent years a significantrole in the field of metallurgy, aerospace, automotive, as well as in energy storage. Thesematerials are subject of a very great number of works where one seeks specific electronic andmechanical properties. The development of several increasingly precise ab-initio methods ofcalculating, combined with all the potentialities of the computer tools, makes it possible today to study the properties of these materials. In this context, we used the functional theory ofdensity (DFT) to examine the structural stability, electronic properties, and predict themechanical properties ofR2Ni2Pb (where R = Ho, Lu, and Sm) ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français) : Ces dernières années, les intermétalliques jouent un rôle prépondérant dans le domaine de la métallurgie, l’aéronautique, l’automobile, ainsi que dans le stockage de l’énergie. Ces matériaux font l’objet d’un très grand nombre de travaux où l’on recherche des propriétés électroniques et mécaniques particulières. Le développement de plusieurs méthodes de calculs ab-initiode plus en plus précises combiné avec toutes les potentialités de l’outil informatique, permet aujourd’hui d’étudier les propriétés de ces matériaux. Dans ce contexte, nous avons utilisé la théorie de la fonctionnelle de la densité ,(DFT), pour examiner la stabilité structurale, les propriétés électroniques, et de prédire les propriétés mécaniques du R2Ni2Pb avec R= Ho, Lu, et Sm .
Étude de la stabilité mécanique et thermodynamique des composés à base de métaux alcalins et alcalino-terreux par premiers principes
(2018-07-02) BENZAIDI IKRAM; Encadreur: LAKDJA ABDELAZIZ; Co-Encadreur: ROZALE Habib
الملخص (بالعربية) : الھدف من ھذا العمل ھو دراسة الخصائص البنيوية و الإلكترونية و المغناطيسية و الميكانيكية والحرارية و الديناميكية للمركبات SrC، RbCبطريقة (PP)، وأظھرت النتائج أنSrC ھو فيروماغنيتس نصف معدني في حين ان RbCھو شبه ناقل . الثوابت المرنة المحسوبة تستوفي ظروفا لاستقرار الميكانيكية. النتائج على ديناميكية في إطار تثبت الاستقرار الديناميكي في كل من المركبين. الخصائص الحرارية لكل من المركبين تحمل نفس الاتجاه و اتبعت نموذج ديبي. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : L’objectif de ce travail est d’étudier les propriétés structurales, électroniques, magnétiques, mécaniques, thermodynamiques et dynamiques des composés RbC et SrC par la méthode du pseudo potentiel. Les résultats montrent que le SrC est un demi‐métal ferromagnétique dans la phase B1 alors que le RbC est un semi ‐conducteur antiferromagnétique. Les constants élastiques calculés satisfont aux conditions de la stabilité mécanique. Les résultats sur la dynamique de réseau dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité perturbé confirment la stabilité dynamique dans les deux phases B1 et B3. Les propriétés thermodynamiques présentent une tendance similaire dans les deux structures B1 et B3 et suivent le modèle de Deby.
Etude des propriétés Physique des nanostructures fabriquées à partir des mélanges Céramique -métal
(2020-02-25) BENAHMED Abdelillah; Encadreur: FAHSI Bouazza; Co-Encadreur: BENZAIR Abdelnour
الملخص(بالعربية): في هذا العمل، نقدم نظرية عالية الكفاءة غير محلية للتحميل الحرج من الحزم النانوية الوظيفية (FG) مع المسامية. يوصف السلوك المرن غير المحلي من خلال نموذجEringenالتفاضلي التأسيسي. يتيح ذلك للنموذج الحالي أن يصبح فعالاً في تحليل وتصميم الهياكل النانوية. يشتمل هذا النموذج على معلمة مقياس الطول (معلمة غير محلية) يمكنها التقاط تأثير المقياس الصغير. وتستمد المعادلات التي تحكم الحزم النانوية ذات التدرج الوظيفي باستخدام مبدأ هاملتون. يتم تقديم حلول تحليلية لمجموعة FG-nano-beamمدعومة ببساطة بالمسامية. تتم مقارنة هذه النتائج بالنتائج الأخرى المذكورة في الأدب.يتم تقديم أمثلة موضحة أيضًا لإظهار تأثيرات جزء حجم المسامية ونسب الشكل ونسب السُمك على طول مشبك حزمة FG. الكلمات المفتاحيةNano-beam:؛ نظرية المرونة غير المحلية؛ التواء. مواد التدرج الوظيفي. المسامية. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé Dans ce travail, nous présentons une théorie efficace non locales d’ordre supérieur pour la charge critique de flambement des nano-poutres fonctionnellement graduée (FG) avec des porosités. Le comportement élastique non local est décrit par le modèle constitutif différentiel d'Eringen. Qui permet au modèle actuel de devenir efficace dans l'analyse et la conception des nanostructures. Le présent modèle intègre le paramètre d'échelle de longueur (paramètre non local) qui peut capturer le petit effet d'échelle.Les équations qui régissent les nano-poutres à porosités de calibre fonctionnel sont dérivées en utilisant le principe de Hamilton.Des solutions analytiques sont présentées pour un nano-poutre FG simplement appuyée avec des porosités. Ces résultats sont comparés par d'autres résultats mentionnés dans la littérature. Des exemples expliqués sont également donnés pour montrer les effets de la fraction volumique de porosité, des rapports de forme et des rapports d’épaisseur sur la longueur flambement des poutres FG. Mots clés : Nano-poutre ; La théorie d’élasticité non locale ; Flambement ; Matériaux à gradient fonctionnelle. Porosité. ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract In this work, we present an efficient non-local higher-order theory for the critical buckling load of functional-graded nano-beams (FG) with porosities.Non-local elastic behavior is described by Eringen's differential constitutive model. That allows the current model to become effective in the analysis and design of nanostructures.This model incorporates the length scale parameter (non-local parameter) that can capture the small-scale effect. The equations governing nano-girders with functional-grade porosities are derived using the Hamilton principle. Analytical solutions are presented for a nano-beam FG simply supported with porosities. These results are compared by other results mentioned in the literature. Explained examples are also given to show the effects of porosity volume fraction, shape ratios and thickness ratios on the FG beam buckling length. Keywords: Nano-beam; Non-local elasticity theory; Buckling; Functional gradient materials. Porosity.
Etude du premier principe de la structure électronique et magnétique des matériaux pérovskites de la forme ABF3
(2020-11-11) FILALI Siham; Encadreur: HAMDAD Noura; Co-Encadreur: BENHELLAL Omar
Résumé (en Français) : Cette thèse présente une étude ab-initio des propriétés structurales, électroniques et magnétiques des pérovskites fluorures (Fluoro-perovskite) de la forme ABF3. Les calculs ont été effectués en utilisant la méthode linéaire des ondes planes augmentées et linéarisées (FP-LAPW) basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Différentes approximations (GGA, L(S)DA, GGA-PBE, WC-GGA, GGA+U, LSDA+U et TB-mBJ-GGA) ont été utilisées pour l’énergie d’échange-corrélation. Dans le but de bien exploiter tous les propriétés physiques des Fluorures étudiés (CsFeF3, NaFeF3, RbFeF3, KCoF3, KNiF3, KFeF3, TiFeF3, et TlFeF3), et de bien comprendre leurs comportement magnétique, nous avons calculés tout d’abord leurs paramètres d’équilibres en étudiant les deux configurations : Non-Ferromagnétiques (NF), et Ferromagnétiques (FM). L’étude de la structure électronique de ces composés a été effectuée en plusieurs étapes (La structure de bande, Les densités d’état total et partiel (TDOS et PDOS), et la densité de charge) pour différentes structures cristallines. Nous avons calculé tout d’abord la structure cubique avec le groupe d’espace (Pm-3m) pour les huit matériaux Fluorures traités, ensuite la structure hexagonale-4H avec le groupe d’espace (P6/mmc), et en fin de compte nous avons calculé les deux structures orthorhombiques avec les groupes d’espaces (Pnma et Pbnm). Pour cela, différentes approximations ont été introduite dans un contexte comparatif. Les résultats obtenus s’accordent parfaitement bien avec plusieurs résultats théoriques et expérimentaux Les mots clés : Pérovskites Fluorides ABF3, Ab-Initio, DFT, GGA+U, TB-mBJ-GGA, Ferromagnétique (FM). Abstract (en Anglais) : Ab-Initio calculation was performed using the linear method of the augmented plane wave and linearized (FP-LAPW) based on the Density Functional Theory (DFT) description. Different crystal structure (Cubic (Pm-3m), Hexagonal-4H (P6/mmc), Orthorhombic (Pnma) and Orthorhombic (Pbnm)) for different perovskite Fluorides (CsFeF3, NaFeF3, RbFeF3, KCoF3, KNiF3, KFeF3 , TiFeF3, and TlFeF3) have been calculated within different approximations (GGA, L(S)DA, GGA-PBE, WC-GGA, GGA+U, LSDA+U et TB-mBJ-GGA) in order to introduce the exchange and correlation potential. We discussed the structural, electronic (Band structure, Total (TDOS) and Partial Densities (PDOS), and Charge densities).Also we investigated the magnetic properties. Our results agree very well with other theoretical and experimental data. Keywords : Perovskites Fluorides ABF3, Ab-Initio, DFT, GGA+U, TB-mBJ-GGA, Ferromagnetic (FM).
Etude ab initio des propriétés électroniques et demi-métalliques ferromagnétiques du CaS , dopé aux 3d-(V, Cr, Co) pour applications à l’électronique de spin.
(2020-11-15) AICHE Amina; Encadreur: TADJER Abdelkader
الملخص (بالعربية) : قمنا بإجراء حسابات من المبادئ الأولية من أجل دراسة البنية الإلكترونية والخصائص النصف المعدنية المغناطيسية للمركبات شبه الموصلة المخففة (TM = V,Cr ,Co) Ca1-xTMxS ذات البنية البلورية للملح الصخري NaCl بالتركيزات= x 0.125 ,0.062 و0.25 باستعمال مقاربة طريقة الأمواج المستوية المتزايدة خطيا ذات الكمون الكامل (FP-LAPW) لنظرية الكثافة الوظيفية (DFT) ضمن تقريب التدرج المعمم لوو و كوهين Wu-Cohen (WC- GGA) و كمون باك-جونسون المعدل من طرف تران و بلاها Tran Blaha modified Becke Johnson (TBmBJ) لتقدير طاقة التبادل والارتباط المدمجة في برنامج.Wien2k وقد تم حساب ميزات فيزيائية مثل ثابت الشبكة البلورية ، معامل القابلية للانضغاط و مشتقته الاولى ، بنية النطاق الإلكتروني مستقطبة اللف المغزلي (السبين)، كثافات الحالات الإلكترونية الكلية و الموضعية أو الجزئية والخصائص المغناطيسية. تظهر البنية الإلكترونية أن المركبات Ca1-xVxSو Ca1-xCrxSبجميع التركيزات المدروسة وCa1-xCoxS المخفف مع0.0625 = x هي مركبات نصف معدنية فيرومغناطسية مع استقطاب كامل للف الدوران المغزلي بنسبة %100 . تظهر العزوم المغناطيسية الإجمالية المحسوبة ل Ca1-xCoxS و Ca1-xVxS نفس القيمة الصحيحة 3µB بينما المركب Ca1- xCrxS يبرز عزما مغناطيسيا بقيمة 4µB والتي تؤكد السلوك نصف المعدني الفيرومغناطيسي لهذه المركبات. قمنا أيضًا بحساب قيم انقسام نطاقات التكافؤ والتوصيل وثوابت التبادلN0α و β.N0 كما وجدنا أن الحالة الفيرومغناطيسية تستقر من خلال التبادل p-d المرتبط بآلية التبادل المزدوج. المركبات المخففة Ca1-xTMxS (TM = V,Cr ,Co) تبدو أنها مرشحات جديدة و واعدة للتطبيقات في ميادين السبينترونيك. لكلمات المفتاحية : المبدأ الأول ، نظرية الكثافة الوظيفية ، أشباه الموصلات المغناطيسية المخففة ، الفيرومغناطيسية شبه المعدنية ، السبينترونيك. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé Nous avons effectué des calculs de premier-principe afin d'étudier la structure électronique et les propriétés demi-métalliques ferromagnétiques des composés semi-conducteurs magnétiques dilués Ca1-xTMxS (TM = V, Cr et Co) dans la structure rocksalt du NaCl à des concentrations x = 0.0625, 0.125 et 0.25 en utilisant l'approche des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) de la théorie fonctionnelle de la densité avec l'approximation du gradient généralisé de Wu-Cohen (WC-GGA) et le potentiel de Tran Blaha modified Becke-Johnson (TB-mBJ) pour l’estimation de l’énergie d’échange et de corrélation tel qu'implémenté dans le code Wien2k. Des caractéristiques telles que la constante de réseau, le module de compressibilité et sa première dérivée, les structures de bandes en spin polarisé, les densités d’états électroniques totales et locales ou partielles et les propriétés magnétiques ont été calculées. La structure électronique montre que les composés Ca1-xVxS et Ca1-xCrxS à toutes les concentrations étudiées et Ca1-xCoxS dilué avec x = 0.0625 sont demi-métalliques ferromagnétiques avec une polarisation de spin complète de 100%. Les moments magnétiques totaux calculés pour Ca1-xVxS et Ca1-xCoxS montrent la même valeur entière de 3 µB et Ca1-xCrxS présentent un moment magnétique total de 4 µB, ce qui confirme le comportement demi-métallique ferromagnétique de ces composés. Nous avons également calculé les valeurs du splitting de spin des bandes de valence et de conduction et les constantes d'échange. Nous avons constaté que l'état ferromagnétique est stabilisé par l'échange p-d associé au mécanisme du double-échange. Les composés Ca1-xTMxS (TM = V, Cr et Co) dilués s'avèrent être de nouveaux candidats prometteurs pour les applications dans les domaines de la spintronique. Les mots clés : Premier-principe, Théorie de la fonctionnelle de la densité, Semi-conducteurs magnétiques dilués, Ferromagnétisme demi-métallique, Spintronique. ---------------------------------------------------------------------------------- Abstract We performed first principles calculations in order to study the electronic structure and the half metallic ferromagnetic properties of diluted semiconducting compounds Ca1-xTMxS (TM =V, Cr and Co) in the rocksalt structure of NaCl at concentrations x = 0.0625, 0.125 and 0.25 using the full potential linearized augmented plane waves (FP-LAPW) approach of the density functional theory with the Wu-Cohen generalized gradient approximation (WC-GGA) and the Tran Blaha modified Becke-Johnson (TB-mBJ) potential for estimation of the exchange and correlation energy as implemented in the Wien2k code. Features such as lattice constant, bulk modulus and its first derivative, spin-polarized band structures, total and local or partial electronic densities of states and magnetic properties have been computed. The electronic structure show that Ca1-xVxS and Ca1-xCrxS compounds at all the studied concentrations and the diluted Ca1-xCoxS with x = 0.0625 are half metallic ferromagnets with a complete spin polarization of 100%. The calculated total magnetic moments for Ca1-xVxS and Ca1-xCoxS show the same integer value of 3 µB and Ca1-xCrxS exhibit a total magnetic moment of 4 µB, which confirm the half-metallic ferromagnetic behavior of these compounds. We also calculated the values of the band edge spin splitting of the valence and conduction bands and the exchange constants. We have found that the ferromagnetic state is stabilized by the p-d exchange associated with the double-exchange mechanism. The diluted Ca1-xTMxS (TM = V, Cr et Co) compounds are found to be new promising candidates for applications in spintronic fields. Keywords: Keywords: First principles, Density functional theory, Diluted magnetic semiconductors, Half-metallic ferromagnetism, Spintronic.
Formalisme unifié pour l’étude de la stabilité des nanotubes de carbone et des microtubules
(2021-03-07) Benmansour Leila Djazia; Encadreur: Heireche Houari; Co-Encadreur: TOUNSI Abdelouahed
الملخص (بالعربية) : في هذا البحث، تم حجز الجزء الأول للانبعاج الحراري لنتريد البورون أحادي الجدار والأنبوب النانوي الكربوني من خلال تطوير نظرية جديدة لتشوه القص من الدرجة الأولى المتكاملة، ويعتبر الهيكل بمثابة عارضة دائرية مجوفة، ويتم تحديد معادلات التوازن غير المحلية باستخدام مبدأ العمل الافتراضي. تتم مقارنة نتائج درجة الحرارة الحرجة للانبعاج مع تلك الموجودة من قبل. تم تقديم العديد من الدراسات للعوامل ومناقشتها بالتفصيل لإظهار تأثيرات تشوه القص وعامل الحجم الصغير على درجة الحرارة الحرجة للانبعاج لنتريد البورون أحادي الجدار والأنبوب النانوي الكربوني. يركز الجزء الثاني على تحليل السلوك الديناميكي والانحناء لأنابيب البروتين المعزولة. يمكن اعتبار الأنابيب الدقيقةهياكل مركبة بيولوجية التي تعتير عناصر من الهيكل الخلوي في الخلايا حقيقية النواة ولها أدوار كبيرة في الأنشطة الخلوية. لديهم خصائص ميكانيكية أعلى مثل المرونة والصلابة الفائقة. في غرض النمذجة للأنابيب الدقيقة وفقًا لعنصرالعارضة المجوفة، تم اقتراح نموذج جديد للعوارض جيبي بمتغير واحد مع اقتران نظرية تدرج التشوه المعدل. تم العثور على ميزة هذا النموذج في حقل النزوح الجديد الذي يتضمن مجهول واحدًا فقط مثل نظرية العوارض لأويلر-برنولي، وهو أقل من نظريةعوارض تيموشينكو. يتم بناء معادلات الحركة من خلال مبدأ هاملتون. يتم التحقق من صحة النتائج التي تم الحصول عليها من خلال مقارنتها مع تلك المعطاة بناءً على نظرية تشوه القص الأعلى التي تحتوي على عدد أكبر من المتغيرات. تم إجراء دراسة العوامل لفحص تأثيرات تشوه القص ومعامل مقياس الطول ونسبة العرض إلى الارتفاع ونسبة معامل القص على السلوكيات الديناميكية والانحناء للأنابيب الدقيقة. من الملاحظ أنه عندما تكون معاملات مقياس الطول متطابقة تقريبًا مع القطر الخارجي للـ لأنابيب البروتين المعزولة، يصبح السلوك المعتمد على البنية المجهرية أكثر أهمية. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Français) : Dans cette étude, la première partie est réservée à La stabilité thermique du nitrure de bore et de nanotube de carbone à une seule paroi en développant une nouvelle théorie de déformation de cisaillement de premier ordre intégrale, la structure est considérée comme une poutre circulaire creuse, les équations d'équilibre non locales sont déterminées à l'aide du principe du travail virtuel. Les résultats de la température critique de flambement sont comparés à ceux trouvés dans la littérature, plusieurs études paramétriques sont présentées et discutées en détail pour montrer les effets de la déformation de cisaillement transversal et du paramètre à petite échelle sur la température critique de flambement du SWBNNT et du SWCNT. La deuxième partie s'est concentrée sur l'analyse du comportement dynamique et de la flexion des microtubules. Les microtubules (MTs) peuvent être considérés comme des structures bio-composites qui sont des éléments du cytosquelette dans les cellules eucaryotes et possèdent des rôles considérables dans les activités cellulaires. Ils ont des caractéristiques mécaniques élevées telles qu'une flexibilité et une rigidité supérieures. Dans le but de modéliser les microtubules selon un élément de poutre creuse, un nouveau modèle sinusoïdale de poutre à une seule variable est proposé avec la conjonction de la théorie du gradient de déformation modifiée. L'avantage de ce modèle se trouve dans son nouveau champ de déplacement impliquant une seule inconnue comme la théorie des poutres d'Euler-Bernoulli, qui est encore moins que la théorie des poutres de Timoshenko. Les équations du mouvement sont construites en considérant le principe d’ Hamilton. Les résultats obtenus sont validés en les comparants à ceux donnés sur la base de la théorie des poutres de déformation de cisaillement d’ordre élevée contenant un nombre de variables important. Une étude paramétrique est établie pour examiner les impacts de la déformation de cisaillement, du coefficient de longueur d'échelle, du rapport d'aspect et du rapport du module de cisaillement sur les comportements dynamiques et de la flexion des microtubules. On remarque que lorsque les coefficients d'échelle de longueur sont presque identiques au diamètre extérieur des MT, le comportement dépendant de la microstructure devient plus important. ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (Anglais) : In this investigation, the first part is reserved for the thermal stability of single-walled boron nitride and carbon nanotube by developing an integral first order shear deformation theory, the structure is considered as a hollow circular beam, the non-local equilibrium equations are determined using the principle of virtual work. The results of the critical buckling temperature are compared with those found in the literature. Several parametric studies are presented and discussed in detail to show the effects of the transverse shear deformation and the small scale parameter on the critical buckling temperature of the SWBNNT and SWCNT. The second part focused on the analysis of the dynamic and bending behaviors of isolated protein microtubules. Microtubules (MTs) can be considered as bio-composite structures that are elements of the cytoskeleton in eukaryotic cells and possess considerable roles in cellular activities. They have higher mechanical characteristics such as superior flexibility and stiffness. In the modeling purpose of microtubules according to a hollow beam element, a novel single variable sinusoidal beam model is proposed with the conjunction of modified strain gradient theory. The advantage of this model is found in its new displacement field involving only one unknown as the Euler-Bernoulli beam theory, which is even less than the Timoshenko beam theory. The equations of motion are constructed by considering Hamilton’s principle. The obtained results are validated by comparing them with those given based on higher shear deformation beam theory containing a higher number of variables. A parametric investigation is established to examine the impacts of shear deformation, length scale coefficient, aspect ratio and shear modulus ratio on dynamic and bending behaviors of microtubules. It is remarked that when length scale coefficients are almost identical of the outer diameter of MTs, microstructure-dependent behavior becomes more important.
Etude des différentes propriétés électroniques et optiques des couches minces des oxydes transparents conducteurs (TCO) de type délafossite.
(2021-04-11) ABABOU ABIR; Encadreur: CHIKER FAFA
الملخص (بالعربية) : يتعلق موضوع الأطروحة بدراسة الخصائص البنيوية الكهروحرارية الالكترونية والخصائص البصرية للأكاسيد الشفافة الناقلة و الموصلة من النوع AgInO2 و AgYO2 باستخدام طريقة FP-LAPW (DFT). وقد أثارت هذه المواد مؤخرا قدرا كبيرا من الاهتمام في مجتمع علم المواد ، المعطيات البنيوية المستنتجة للمواد الاثنين في اتفاق جيد مع البيانات النظرية المتاحة ودراسة البنية الالكترونية اثبت أن هده المركبات المختارة تمتلك نطاق محظور غير مباشر (M - Γ) و أن التوصيل الكهربائي البصري ل- AgYO2هو أكثر تباينا من AgInO2، وقد تمت دراسة خصائص الرقائق و الطبقات البصرية لكل من AgInO2 وAgYO2 و تم تحليل أطياف الانعكاس البصري لكلا المواد AgInO2 و AgYO2 و النتائج كشفت أن هذه المركبات هي أشباه موصلات شفافة ، تم أيضا حساب الخصائص الحرارية الفيزيائية لكلا المركبين عن طريق النموذج الشبه المتناسق الذي نفذ في برنامج جيبز باستخدام رمز BoltzTraP و دراسة الخصائص الكهروحرارية ل-AgInO2 و AgYO2 كشفت عن أن AgYO 2 و AgInO2 لها خصائص جد مثيرة للاهتمام ، بما في ذلك القيمة الحرارية العالية لعامل الجدارة، والتي تجعلها مواد واعدة للتطبيقات المستقبلية للأجهزة الكهروحرارية. الكلمات المفتاحية: الخصائص البنيوية الكهرو حرارية ؛ البنية الالكترونية ؛ لتوصيل الكهربائي البصري أطياف الانعكاس البصري ؛ نظرية الكثافة الوظيفية ; الخصائص الكهرو حرارية, ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (en Français) : Le sujet de la thèse concerne l’étude des propriétés de la structure électronique, des propriétés thermoélectriques et des fonctions optiques des oxydes transparents conducteurs de type délafossites AgInO2 et AgYO2 dans la phase hexagonale 2H en utilisant la méthode FP-LAPW dans le formalisme de la théorie de fonctionnelle de densité(DFT) et l'approximation GGA-PBE pour le choix du potentiel d’échange-corrélation. Ces matériaux ont révélé récemment beaucoup d’intérêt dans la communauté des sciences des matériaux, les paramètres structuraux déterminés des deux matériaux sont en bon accord avec les données théoriques disponibles et les calculs de structure de bande des composés choisis montrent que ces deux matériaux possèdent une bande interdite indirecte (M-Γ) ,La conductivité optique de l'AgYO2 est plus anisotrope que celle de l'AgInO2, les caractéristiques de revêtement optique des films minces d’AgInO2 et AgYO2 ont été calculées l'analyse des spectres de réflexion optique des films minces AgInO2 et AgYO2 révèle que ces composés sont des semi-conducteurs transparents , Les propriétés thermo physiques des deux composés ont été calculées via le modèle quasi-harmonique de Debye mis en oeuvre dans le programme GIBBS et à l'aide du code BoltzTraP l’étude des propriétés thermoélectriques d’AgInO2 et AgYO2révèlent que les délafossites AgInO2 et AgYO2 possèdent des caractéristiques attrayantes, y compris la valeur thermoélectrique élevée du facteur de mérite, qui en font des matériaux prometteurs pour les futures applications de dispositifs thermoélectrique . Les mots clés : structure électronique, propriétés thermoélectriques, des oxydes transparents conducteurs, films minces, Les propriétés thermo physiques, délafossites. ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : The subject of the thesis concerns the study of the properties of the electronic structure, thermoelectric properties and optical functions of transparent conducting oxides of the délafossite type AgInO2 and AgYO2 in the 2H hexagonal phase using the FP-LAPW method in the formalism of the Density Functional Theory (DFT) and the GGA-PBE approximation for the choice of the exchange-correlation potential. These materials have recently revealed much interest in the materials science community, the determined structural parameters of the two materials are in good agreement with the available theoretical data and the band structure calculations of the selected compounds show that these two materials possess a indirect band gap (M-Γ), The optical conductivity of AgYO2 is more anisotropic than that of AgInO2, the optical coating characteristics of the thin films of AgInO2 and AgYO2 were calculated analysis of optical reflection spectra thin films AgInO2 and AgYO2 reveals that these compounds are transparent semiconductors, The thermo physical properties of the two compounds were calculated via the Debye quasi-harmonic model implemented in the GIBBS program and using the BoltzTraP code the study of the thermoelectric properties of AgInO2 and AgYO2 reveals that the délafossite AgInO2 and AgYO2 have attractive characteristics, including The high thermoelectric value of the figure of merit makes them promising materials for future thermoelectric device applications. Keywords : properties of the electronic structure , thermoelectric properties , optical functions of transparent conducting oxides , délafossite , optical coating characteristics, thin films.
Etude Ab-Initio des Propriétés Structurales, Electroniques, Elastiques Et Thermoélectriques Des Matériaux Magnétiques : Cas Du Composé Sr2TiCoO6
(2021-07-01) BLAHA Lamia Farah; Encadreur: ROZALE Habib
Résumé (Français) : En utilisant un calcul ab initio dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) implémentée dans le code Wien2k., la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW) a été utilisée pour étudier les propriétés structurales, élastiques, électroniques, magnétiques et thermoélectriques de la double pérovskite Sr2TiCoO6 avec l’approximation de gradient généralisée (GGA) et mBJ+GGA. Les résultats que nous avons obtenus ont montré que le composé Sr2TiCoO6, est stable dans la phase ferromagnétique (FM) Pour les propriétés électroniques nos résultats indiquent que le composé étudié possède un caractère demi-métallique avec une polarisation de spin P=100% au niveau de Fermi et un gap d’énergie indirect. Pour les propriétés magnétiques le moment magnétique total a été principalement dû au moment magnétique du métal de transition Co. Les propriétés élastiques nous ont permis de démontrer la stabilité mécanique du composé étudié. Les propriétés thermoélectriques nous ont montré que ce dernier peut être utilisé comme source d’énergie à basses et à hautes température avec un rendement très élevé. Résumé (Anglais) : Using first-principle calculations within the framework of density functional theory (DFT) as implemented in the Wien2k code, the full-potential linearized augmented plane-wave (FP-LAPW) method have been performed to investigate structural, elastic, mechanical, magneto-electronic, and thermoelectric properties of the double perovskite Sr2TiCoO6 within both the generalized gradient approximation (GGA). and mBJ+GGA The obtained results showed that Sr2TiCoO6 is stable in the ferromagnetic phase (FM). Electronic properties indicate that this compound has a Half-metallic character with a spin polarization P = 100% at the Fermi level and an indirect gap. For magnetic properties the total magnetic moment was mainly due to the magnetic moment of the transition metal Co. The elastic properties demonstrate the mechanical stability of the compound studied. Thermoelectric properties showed that the studied double perovskite can be used as a low and high temperature energy source with a very high efficiency..
Contribution à l’étude de la stabilité thermique et de la vibration libre des nano-structures incorporée dans un milieu polymère
(2021-07-01) BOUKHATEM Fatima; Encadreur: HOUARI MOHAMMED Sid Ahmed; Co-Encadreur: HEIRECHE.H
Résumé (Français et/ou Anglais) : Ce travail a pour but essentiel de proposer un nouveau modèle analytique pour le calcul de la charge critique de flambement thermique et les fréquences naturelles en vibration des nanostructures incorporée dans un milieu élastique. On a proposé un modèle d'ordre supérieur de déformation de cisaillement pour prédire les déplacements au sein de la plaque afin de déterminer les charges critiques de flambement et les fréquences naturelles de vibration. Le principe d'Hamilton sera employé pour déterminer les équations d'équilibre du problème. L'analyse du problème s'effectuera par des méthodes numériques. Les résultats seront validés par des travaux de la littérature. Mots clés : Nanostructures, effet de cisaillement transverse, théorie non-locale, stabilité, vibration, fondation élastique. The main aim of this work is to propose a new analytical model for the calculation of the critical thermal buckling load and the natural frequencies in vibration of nanostructures incorporated in an elastic medium. A higher-order model of shear strain has been proposed to predict displacements within the plate to determine critical buckling loads and natural frequencies of vibration. Hamilton's principle will be used to determine the equilibrium equations of the problem. The analysis of the problem will be carried out by numerical methods. The results will be validated by work in the literature. Keywords: Nanostructures, transverse shear effect, non-local theory, stability, vibration, elastic foundation.
Etude du comportement mécanique des structures en polymères renforcées par des nanotubes de carbone
(2021-07-06) BOULAL Ammar; Encadreur: ZIDOUR Mohamed; Co-Encadreur: HEIRECHE Houari
Résumé (Français et/ou Anglais) : Cette thèse de doctorat traite l’étude du comportement au flambement de plaques composites renforcées par des nanotubes de carbone, reposant sur une fondation élastique, suggérée par (Kerr 1964). Les NTC’s considérés sont à simple paroi avec trois types de distributions de matériau de renforcement aligné uniaxialement. Le principe de Hamilton a été utilisé afin d’obtenir les équations énergétiques dont l’énergie virtuelle potentielle résultante de la fondation élastique est impliquée. La réponse de la plaque CNTRC de flambement a été déterminée par l’introduction des paramètres adimensionnels en se basant sur la théorie de déformation par cisaillement d’ordre élevé (HSDT). Les modèles mathématiques fournis et les solutions actuelles sont validés numériquement par comparaison avec les résultats disponibles dans la littérature. Les résultats ont montrés la dépendance de flambement sur les différents paramètres dont les rapports d'aspect, la fraction volumique, les types de distribution et l'épaisseur des plaques ainsi que les paramètres des facteurs constants de la fondation Kerr. Il a été révélé que la plaque avec ou sans fondation élastique renforcée par X-CNT présente une résistance élevée au phénomène de flambement par rapport aux autres types de renforcement UD et O-NTC. Par ailleurs, le modèle de fondation Kerr offre une meilleure approche en termes de rigidité comparé au modèle de Winkler et de Pasternak pour étudier les caractéristiques de flambement de ce type de structures. Mots clés : Flambement; Plaque ; Fondation Kerr; Matériel de renfort; Nanotube de carbone ; Fraction volumique. The present doctoral thesis studies the buckling behaviour of carbon nanotube reinforced composite plates resting on elastic foundation, suggested by (Kerr 1964). The CNTs considered are single-walled with three types of uniaxially aligned reinforcing material distributions. Hamilton’s principle was used to obtain the energy equations in which the resulting virtual potential energy of the elastic foundation is involved. The buckling response of the CNTRC plate was determined by introducing the dimensionless parameters based on the high order shear deformation theory (HSDT). The provided mathematical models and the actual solutions are numerically validated by comparison with available results in the literature. The results showed the dependence of buckling on different parameters including aspect ratios, volume fraction, distribution types and plate thickness as well as Kerr foundation constant factor parameters. It has been revealed that the plate with or without elastic foundation reinforced by X-CNT has a high resistance to buckling phenomenon compared to other types of UD and O-NTC reinforcement. Furthermore, the Kerr foundation model offers a better approach in terms of stiffness compared to the Winkler and Pasternak model to study the buckling characteristics of this type of structures. Keywords: Buckling; Plate; Kerr foundation; Reinforcement material; NanoTubes of carbon; Volume fraction.
Etude des propriétés structurales, thermodynamiques, électroniques et optiques des matériaux de type ABO
(2021-07-12) BENZINEB MEROUA; Encadreur: KHACHAI HOUARI
الملخص(بالعربية): تم إجراء حسابات المبادئ الأولى على مركب SrMoO4الذي كان موضع اهتمام نظرًا لخصائصه الفيزيائية المهمة من الناحية التكنولوجية. تم فحص الخصائص البنيوية والحرارية والإلكترونية والضوئية لهذا المركب تحت ضغط منخفض (BP) من خلال طريقة الموجة المستوية المعززة خطيًا مع كمون كلي (FP-LAPW) في إطار نظرية الكثافة الوظيفية. لقد وجد أن انتقال الطور من الزركون إلى شيلؔيت يحدث عند ضغط سلبي. خصائص الحالة الأرضية المحسوبة في بنية شيلؔيت تتوافق جيدًا مع البيانات المنشورة مسبقًا. باستخدام نهج Becke Johnson المعدَّل مؤخرًا منطرفTran Blaha ، قمنا أيضًا بدراسة بنية النطاق الإلكتروني لهذا المركب والتي تُظهر سلوك أشباه الموصلات بفجوة نطاق مباشرة تبلغ 4.30 فولت في طور شيلؔيت، في حين تم العثور على فجوة النطاق 2.18 فولت في طور الزركون. تم حساب الخصائص الديناميكية الحرارية المختلفة بما في ذلك معامل تمدد الحجم الحراري والسعات الحرارية بأحجام وضغوط ثابتة عبر نموذج Debye شبه التوافقي عند درجات حرارة مختلفة (0-1000 كلفن). علاوة على ذلك، تمت دراسة الخصائص البصرية مثل وظيفة العزل المعقدة ، معامل الانكسار ، والأطياف الانعكاسية للموجات الكهرومغناطيسية الساقطة في نطاق طاقة يصل إلى 14 فولت. تم تحليل ومناقشة المساهمات في قمم التحولات المختلفة في الأطياف الضوئية باستخدام الجزء المعتمد على الطاقة التخيلية لوظيفة العزل الكهربائي الكلمات المفتاحية: نظرية الكثافة الوظيفية ,هياكل من الزركون والشيليت ,المرحلة الانتقاليةالبنيوية ,الخصائص الكهروضوئية ,الخصائص الحرارية ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (en Français) : Les calculs de premier principe ont été effectués sur le composé SrMoO4 qui a été intéressant en raison de ses propriétés physiques technologiquement importantes. Les propriétés structurales, thermiques, électroniques et optiques de ce composé ont été étudiées sous basse pression (BP) grâce à la méthode des ondes planes linéairement augmentées avec potentiel total (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie fonctionnelle de la densité. On constate que la transition de phase de la structure de type zircon à la structure de type scheelite se produit à pression négative. Les propriétés de l'état fondamental calculées dans la structure de scheelite sont en bon accord avec les données publiées antérieurement. En utilisant l'approche de Becke Johnson modifiée par Tran Blaha récemment développée, nous avons également étudié la structure de bande électronique de ce composé qui montre le comportement semi-conducteur avec une bande interdite directe de 4,30 eV dans la phase scheelite, alors que la bande interdite est de 2,18 eV dans la phase zircon. Diverses propriétés thermodynamiques y compris le coefficient de dilatation du volume thermique et les capacités thermiques à volumes et pressions constants, ont été calculées via le modèle quasi-harmonique de Debye à différentes températures (0-1000 K). En outre, les propriétés optiques telles que la fonction diélectrique complexe, l'indice de réfraction, et les spectres de réflectivité du composé titré ont été étudiées pour les ondes électromagnétiques incidentes dans une gamme d'énergie allant jusqu'à 14 eV. Les contributions à divers pics de transitions dans les spectres optiques sont analysées et discutées à l'aide de la partie imaginaire dépendant de l'énergie de la fonction diélectrique. Les mots clés :La théorie fonctionnelle de la densité ,Structures de type zircon et scheelite ,Transition de phase structurale ,Propriétés optoélectroniques ,Propriétés thermiques ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : First principlescalculations were carried out on the SrMoO4 compound, which has been of interest owing to its technologically important physical properties. The structural, electronic, optical and thermal properties of this compound have been investigated under low pressure (LP) through the full potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) within the framework of density functional theory. It is found that the phase transition from zircon to scheelite type structure occurs at negative pressure. The calculated ground state properties in scheelite structure are found to be in good accord with previously published data. Using the recently developed Tran Blaha-modified Becke Johnson approach, we have also studied the electronic band structure of this compound which shows the semiconducting behavior with a direct band gap of 4.30 eV in the scheelite phase, whereas the band gap is found to be 2.18 eV in the zircon phase. Various thermodynamic properties including the thermal volume expansion coefficient and heat capacities at constant volumes and pressures were calculated via the quasi-harmonic Debye model at different temperatures (0–1000 K). Furthermore, optical properties such as complex dielectric function, refractive index, and reflectivity spectra of the titled compound were studied for incident electromagnetic waves in an energy range up to 14 eV. The contributions to various transitions peaks in the optical spectra are analyzed and discussed with the help from the energy dependent imaginary part of the dielectric function. Keywords :Density functional theory, Zircon and scheelite type structures ,Structural phase transitionOptoelectronic properties ,Thermal properties
Etude ab initio des propriétés structurales, électroniques, magnétiques et thermoélectriques des matériaux Heusler quaternaires RbCaCZ (Z=P, As, Sb)
(2021-07-27) Gheriballah Slimane; Encadreur: Mesri Dalila; Co-Encadreur: BENHELAL Omar
Résumé (en Français) : Les calculs ab initio basés sur la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) à l'aide de la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total autocohérentes (FP-LAPW) ont été effectués pour explorer les structures électroniques, les propriétés magnétiques et thermoélectriques des alliages quaternaires RbCaCZ (Z = P, As , Sb) à structure de Heusler quaternaire. Les résultats ont montré que FM-Y3 est l'arrangement atomique le plus favorable. Tous les composés se révèlent être des matériaux ferromagnétiques semi-métalliques avec un moment magnétique entier de 2,00 μB, qui dérive principalement de la forte polarisation de spin de p canaux de C hybrides avec des éléments Z. Les bandes interdites minoritaires (semi-métalliques) prédites étaient de 1,86 (0,87), 1,72 (0,78) et 1,78 (0,71) eV pour Z = P, As et Sb, respectivement. Les propriétés thermoélectriques des matériaux RbCaCZ (Z = P, As, Sb) sont en outre calculées sur une grande variété de températures et on découvre que tous les composés présentent un facteur de mérite plus élevé. Les structures semi-métalliques de ces composés avec de grandes bandes interdites et des coefficients Seebeck adéquats signifient qu'ils conviennent pour une utilisation dans des applications de dispositifs spintroniques et thermoélectriques. Les mots clés : la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) ; la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total autocohérentes (FP-LAPW) ; thermoélectriques. Abstract (en Anglais) : The ab initio calculations based on the density functional theory (DFT) using the self-consistent full potential linearized augmented plane wave (FPLAPW)method were performed to explore the electronic structures, magnetic and thermoelectric properties of quaternary alloys RbCaCZ (Z = P, As, Sb) with quaternary Heusler structure. Results showed that FM-Y3 is the most favorable atomic arrangement. All the compounds are found to be half-metallic ferromagnetic materials with an integer magnetic moment of 2.00 μB, which predominantly derives from the strong spin polarization of p channels of C hybridized with Z elements. The predicted minority (half-metallic) band gaps were found to be 1.86 (0.87), 1.72 (0.78), and 1.78 (0.71) eV for Z = P, As, and Sb, respectively. Thermoelectric properties of the RbCaCZ (Z = P, As, Sb) materials are additionally computed over an extensive variety of temperature and it is discovered that all compounds demonstrates higher figure of merit. The halfmetallic structures of these compounds with large band gaps and adequate Seebeck coefficients mean that they are suitable for use in spintronic and thermoelectric device applications. Keywords : density functional theory (DFT); full potential linearized augmented plane wave (FPLAPW); thermoelectric