- [ VRPG-Doc] Physique --- فيزياء

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Analyse du comportement mécanique des nano- composites à base de nanotubes de carbone
(2021-03-09) SI TAYEB TAYEB; Encadreur: ZIDOUR MOHAMED; Co-Encadreur: HEIRECHE Houari
Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Ce présent travail porte sur l’analyse de flambement des plaques polymères renforce par des nanotubes des carbones soumis à des forces uni-axiales et bi-axiales dans le plan en utilisant une théorie d’ordre élevée. Cette théorie tient en compte les effets de cisaillement transversaux et la distribution parabolique des contraintes de cisaillement transversal à travers l'épaisseur de la plaque, de même elle satisfait les conditions aux limites des contraintes nulles sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque. Les équations du mouvement associées à la présente théorie sont obtenues en utilisant le principe des déplacements virtuels. (Principe de Hamilton) pour analyser la charge critique de flambement d’une plaque en polymère renforcée par des nanotubes de carbone. Les équations du modèle sont dérivées et les charge critiques de flambement en compression axiale sont obtenues avec différentes dispositions des nanotubes de carbone dans la matrice polymère, La validité de la présente théorie est vérifiée en comparant les résultats déterminés par cette théorie à d’autres résultats disponibles dans la littérature. Les effets des différents paramètres tels que, les fractions volumiques, les rapports géométriques de la plaque, les nombre de mode et le type de renforcement par des nanotubes de carbone a été analysés et discutés. A travers les résultats trouvés, on peut conclure que la distribution parabolique de type (X-CNT-NL) rendre la plaque plus rigide que les autres type et qui nous donnons une charge critique de flambement très importante. Mots clés : Nanotube ; cisaillement ; nano composite; Hamilton; distribution parabolique ; flambement Abstract This present work focuses on the analysis of buckling of polymeric plates reinforced by nanotubes of carbon subjected to uni-axial and bi-axial forces in the plane using a high order theory. This theory takes into account the transverse shear effects and the parabolic distribution of transverse shear stresses through the thickness of the plate, as well as it satisfies the boundary conditions of zero stresses on the upper and lower surfaces of the plate. The equations of motion associated with the present theory are obtained by using the principle of virtual displacements (Hamilton's principle) to analyze the critical buckling load of a polymer plate reinforced with carbon nanotubes. The model equations are derived and the critical axial compressive buckling loads are obtained with different arrangements of carbon nanotubes in the polymer matrix. The validity of this theory is verified by comparing the results determined by this theory with other results available in the literature, the effects of different parameters such as, volume fractions, geometric ratios of the plate, number of modes and the type of reinforcement has been analyzed and discussed. Through the results found, we can conclude that the parabolic type distribution (X-CNT-NL) makes the plate more rigid than the other type and that we give a very important critical buckling load. Keywords: Nanotube; shear; Nano composite; Hamilton; parabolic distribution; buckling
Contribution à l’étude physico- Chimique des alliages Full Heusler à base de terre rares Ag2YB (Y = Nd, Sm, Gd).
(2021-11-23) BOURAHLA ASMA; Encadreur: AMERI Mohammed
Résumé (en Français) : - Une série de full-Heusler à base de terres rares Ag2YB (Y = Nd, Sm, Gd) sont étudiés par la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW). Nous avons étudié les propriétés structurelles et élastiques avec une approximation du gradient généralisé (GGA) en utilisant la paramétrisation Perdew–Burke–Ernzehrof pour l'échange d'électrons et la corrélation. Nous avons trouvé que nos trois composés sont stables dans des états de structure de type AlCu2Mn (FM) qui sont ductiles et anisotropes à l'équilibre. Les paramètres du réseau, les constantes élastiques et leurs paramètres associés sont comparés avec d'autres résultats expérimentaux et théoriques disponibles. Les propriétés électroniques et magnétiques sont étudiées avec des approximations GGA et GGA + U. Sur la base du modèle de Debye quasi-harmonique, nous avons étudié la variation de la capacité calorifique et du coefficient de dilatation thermique en fonction de la température. Les mots clés : Théorie fonctionnelle de la densité DFT ; Alliages Heusler ; Demi-métallique ferromagnétique ; Magnétisme. Abstract (en Anglais) : - A series of full-Heusler based on rare earth Ag2YB (Y = Nd, Sm, Gd) are studied by linearized augmented plane waves with total potential (FP-LAPW) method. We have investigated the structural and elastic properties with generalized gradient approximation (GGA) using Perdew–Burke–Ernzehrof parameterization for electron exchange and correlation. We have found that our three compounds are stable in AlCu2Mn- type structure (FM) states that are ductile and anisotropic at equilibriustate. The lattice parameters, elastic constants, and their associated parameters are compared with other available experimental and theoretical results. The electronic and magnetic properties are studied with GGA and GGA + U approximations. Based on the quasi-harmonic Debye model, we have studied the variation of heat capacity and coefficient of thermal expansion as a function of temperature. Keywords: Density Functional Theory (DFT); Heusler alloys; Half-metallic Ferromagnets; Magnetism.
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
Contribution à la modélisation d'une cellule photovoltaïque multijonction à la base de InGaN
(2021-07-08) SOUILAH Omar; Encadreur: BENZAIR Abdelnour; Co-Encadreur: Khachab Hamid
Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé: Les semiconducteurs à base des matériaux III-N connaissent actuellement un intérêt croissant dans le développement des cellules PV à cause de nombreux avantages. Parmi ces semi-conducteurs, on trouve principalement les alliages InXGa1-XN dont l’énergie du gap varie d’une façon continue de 0,7 eV à 3,4 eV. Cela fournit un ajustement presque parfait pour réaliser des cellules solaires multijonctions. elles atteignent des rendements de conversion plus élevés et qui peuvent dépasser 40%. Les structure multijonctions se basent sur l’utilisation de plusieurs jonctions, tout en empilant des matériaux possédants des gaps décroissants afin d’exploiter la quasi-totalité du spectre d’absorption. Dans ce contexte s’inscrit ce travail, et qui a comme objectif l’étude par simulation numérique des performances des cellules solaires multijonctions à base de InXGa1-XN en vue d’optimiser les paramètres physiques et géométriques de la cellule étudiée. Nous définissons une cellule de référence de structure non standard de type (p-i-n/p-i-n) avec un ensemble de paramètres physiques, afin d’analyser leurs influences sur les performances électriques de la cellule (réponse spectrale, photocourant, tension en circuit ouvert, rendement, ….). Dans ce travail, des cellules solaires à base de InXGa1-XN sous la jonction (PN / PN) et (PIN / PIN) ont été étudiées numériquement à l'aide d'AMPS-1D. Cette analyse met en évidence une efficacité optimale de 28,88% pour la structure (PN / PN) et 40,328% pour la structure (PIN / PIN). Mots clés : Cellule solaire, InGaN, multijonction, PIN, simulation, AMPS-1D, performances. Abstract: Semiconductors based on III-N materials are currently experiencing increasing interest in the development of PV cells because of many advantages. Among these semiconductors, we find mainly the InxGa1-XN alloys whose gap energy varies continuously from 0.7 to 3.4 eV. This provides an almost perfect fit for making multi-junction solar cells. they achieve higher conversion efficiency which can exceed 40%. Multi-junction structures are based on the use of multiple junctions, while stacking materials with decreasing gaps in order to exploit almost the entire absorption spectrum. This work falls within this context, and which has as its objective the study by numerical simulation of the performance of multi-junction solar cells based on InXGa1-XN in order to optimize the physical and geometric parameters of the cell studied. We define a reference cell of non-standard type structure (PIN / PIN) with a set of physical parameters, in order to analyze their influences on the electrical performance of the cell (spectral response, photocurrent, open circuit voltage, efficiency, ….). In this work, solar cells based on InXGa1-XN under the junction (PN / PN) and (PIN / PIN) were investigated digitally using AMPS-1D. This analysis shows an optimal efficiency of 28.88% for the structure (PN / PN) and 40.328% for the structure (PIN / PIN). Keywords: solar cell, InGaN, multijonctions, PIN, simulation, AMPS-1D, performance.
Contribution à l’étude de l'interaction magnétique dans les composés Heusler à base des métaux de transition: La méthode DFT.
(2021-12-09) Gaid Feriel Ouarda; Encadreur: Boufadi Fatima Zohra
Résumé (en Français) : Cette étude examine la stabilité structurelle et les différentes propriétés électroniques, élastiques, magnétiques, thermodynamiques et thermoélectriques des alliages Ru2MnZ (Z=Nb,Ta,V) par la première méthode de principe FP-LMTO basée sur la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). En utilisant l'approximation de gradient généralisée (GGA), il a été trouvé que les alliages Ru2MnZ (Z=Nb,Ta,V) sont stable dans l'état ferromagnétique (FM) de la structure de type Cu2MnAl. Les résultats électroniques indiquent que ces alliages ont un caractère métallique et conducteur, leurs moments magnétique Ru2MnNb, Ru2MnTa , Ru2MnV est calculé à 4,13 (μB). 4,12 (μB) 3,99 (μB) respectivement .Il s'est également avéré qu’ils sont élastiquement stable et ductile. Les propriétés thermodynamiques des alliages Ru2MnZ (Z=Nb,Ta,V), telles que la variation de volume (V), le module de compressibilité (B) et la température de Debye, la dilatation thermique (𝝰), la capacité spécifique (Cp) et la capacité thermique (Cv) ont été obtenues par le modèle quasi-harmonique de Debye. À la fin, la dépendance du coefficient de Seebeck (S), du facteur de puissance et de la valeur de mérite (ZT) au niveau de Fermi est examinée. Les mots clés : Full Heusler –GGA - Ferromagnétique- ductile –métallique. Abstract (en Anglais) : This study examines the structural stability and the various electronic, elastic, magnetic, thermodynamic and thermoelectric properties of Ru2MnZ (Z=Nb,Ta,V) alloys by the first principle method (FP-LMTO) based on the Density Functional Theory (DFT). Using the Generalized Gradient Approximation (GGA), it was found that the Ru2MnZ (Z=Nb,Ta,V) alloys are stable in the ferromagnetic (FM) state of the Cu2MnAl type- structure. The electronic results indicate that these alloys are metallic and conductive character, there magnetic moments of Ru2MnNb, Ru2MnTa , Ru2MnV were found to be 4.13 (μB) 4,12 (μB) 3,99 (μB) respectively. It also turned out that they are elastically stable and ductile. The thermodynamic properties of Ru2MnZ (Z=Nb,Ta,V) alloys , such as volume variation (V), compressibility modulus (B) and Debye temperature, thermal expansion (𝝰), specific capacity (Cp) and thermal capacity (Cv) were obtained by the quasi-harmonic Debye model. At the end the dependence of Seebeck coefficient (S), power factor and figure of merit (ZT) on the Fermi level are examined. Keywords : Full Heusler – GGA- Ferromagnetic -– Ductile – Metallic.
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.
Contribution à l’étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, magnétiques et thermodynamiques des alliages Heuslers : Matériau prospectif pour spintronique.
(2022-10-06) BENADDI Fatiha; Encadreur: BELKHARROUBI Fadila; Co-Encadreur: AMERI Mohammed
الملخص (بالعربية) : في هذا البحث قدمنا دراسة نظرية للخصائص البنيوية، الإلكترونية ، المغناطيسية ، المرونية و الديناميك الحرارية في إطار نظرية دالية الكثافة الالكترونية ( DFT) ، للمركبات المعرفة باسم "كامل الهوسلر " : Mn2YGe مع Y يوافق العناصر الكيميائية ( Ir , Co,Ru ) الخصائص البنيوية، الالكترونية، المغناطيسية و المرونية للمركبات المدروسة تم حسابها باستعمال تقريب لطاقة التبادل- الارتباط ( Exc) وذلك باستعمال تقريب التدرج المعمم ( GGA-PBE ) لحساب الخصائص البنيوية والمرونية ، أما بالنسبة للخصائص الالكترونية والمغناطيسية فقد استعملنا تقريب التدرج المعمم مع التقريب المعدل ل Becki-Johsnon من اجل تحسين النتائج. تم تنفيذ هذه المحاكاة عن طريق حساب ab initio وذالك باستعمال طريقة أسلوب الموجات المستوية المتزايدة الخطية (FP-LAPW)،باستعمال البرنامج ‘‘ WIEN2K’’ .لدراسة الخصائص الديناميك الحرارية ، استعملنا البرنامج GIBBS الذي يعتمد على النموذج الشبه توافقي ل Debye قمنا بدراسة تأثير الضغط و درجة الحرارة للمركبات المدروسة من أجل درجة حرارة مابين 0 و K 1000 و ضغوط بين 0 و GPa5 . النتائج أظهرت أن هذه المركبات تمتاز بخاصية (نصف معدني) والتي تترجم بوجود سلوك معدني في مجال Upو أخر نصف ناقل داخل مجال Dn ، زيادة على ذالك تمتاز هذه المركبات بعزم مغناطيسي إجمالي يختلف عن الصفر وهو مايؤكد الخاصية الفيرمغناطيسية لهذه المكونات ، سمحت هذه الخصائص للمركبات أن تكون مرشحة لتطبيقات سبينترونيك وفضلتها للبحث التجريبي الكلمات المفتاحية : هوسلر , الخصائص المغناطيسية , النظرية الدالية للكثافة ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (en Français) : Ce manuscrit présente une étude modélisatrice, au sein du formalisme de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), des propriétés structurales, électroniques, magnétiques, élastiques et thermodynamiques des composés full-Heusler : Mn2YGe avec (Y = Ir, Co, Ru).Les propriétés structurales, élastiques ont été calculées avec l’approximation du gradient généralisé de Perdew- Burke-Ernzerhof (PBE-GGA), pour l’énergie d’échange-corrélation (Exc). Les propriétés électroniques et magnétiques des matériaux traités dans le cadre de cette thèse ont été obtenues en utilisant le potentiel d’échange modifié de Beke-Johnson combiné avec l’approximation du gradient généralisé (mBJ-GGA) pour améliorer les résultats. Cette simulation a été mise en œuvre par la méthode du calcul ab initio, en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées potentiel (FP-LAPW) implantées dans le code de WIEN2k. Les résultats électroniques ont révélé que ces trois composés possèdent un caractère demi-métallique qui se distingue par un comportement métallique des bandes dans les spins majoritaires et la présence d’un gap d’énergie indirect dans les spins minoritaires, ces composés sont ferrimagnétiques étant donné qu’ils possèdent un moment magnétique total entier non nul et avec un taux de polarisation en spin de 100% , ces caractères permettent aux composés d’être des candidats promoteur pour les applications spintroniques et favorisent les recherche expérimentales .Par ailleurs, les propriétés thermodynamiques ont été explorées avec le programme GIBBS qui s’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye. Nous avons étudié l’effet de pression et de température des systèmes étudiés pour une température comprise entre 0 et 1000 K et pour des pressions entre 0 et 5 GPa. Les mots clés : Heusler , propriétés magnétiques , DFT ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : This manuscript presents a modeling study, within the formalism of the density functional theory (DFT), the structural ,electronic ,magnetic ,elastic and thermodynamic properties of full-Heusler compounds : Mn2YGe with (Y=Ir,Co,Ru). The structural, elastic properties were calculated with the approximation of the generalized gradient of Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE-GGA) ,for the exchange- correlation energy (Exc). The electronic and magnetic properties of the materials treated in this thesis have been obtained by using the modified exchange potential of Beke-Johnson combined with the approximation of the generalized gradient (mBJ-GGA) to improve the results .This simulation has been implemented by the method of the ab initio calculation ,the calculations are performed by the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method ,implanted in the WIEN2K code. The electronic results revealed that these three compounds have a half-metal character which is distinguished by a metal behavior of the bands in the majority spins and the presence of an indirect energy gap in spins minority .These Heusler compounds are ferrimagnetic since they hold an integer non zero magnetic moment and a spin polarization ratio of 100 % , these character allowed compounds to be promoter candidates for spintronic applications and favored for experimental research .In addition, the thermodynamic properties have been explored with the GIBBS program that is based on the quasi-harmonic model of Debye.We have studied the pressure and temperature effect of the systems studied for the temperature between 0 and 1000 K and for pressures between 0 and 5 GPa. Keywords : Heusler , magnetic properties , DFT
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.
Développement massive de nouveaux matériaux par l’approche ab-initio couplé au datamining.
(2022-02-06) BOUBCHIR Mohammed Abdeldjallil; Encadreur: AOURAG Hafid; Co-Encadreur: BOUHAFS Bachir
Résumé (en Français) : Nous présentons dans ce travail une stratégie pour prédire de nouvelles pérovskites d'oxyde ayant le potentiel d'atteindre une conductivité ionique élevée pour des applications comme une pile à combustible à oxyde solide (SOFC). Nous utilisons une technique multivariée complète basée sur l'analyse en composantes principales (ACP) et les méthodes des moindres carrés partiels (PLS) afin d'identifier des règles de conception empiriques (énergies d'activation et de migration) pour des conducteurs ioniques stables. Parmi les 892 pérovskites d'oxyde hypothétiques testées, qui doivent encore être synthétisées expérimentalement, environ 150 composés peuvent présenter un potentiel intéressant comme conducteurs ioniques. Ces résultats peuvent servir de carte pour la conception d'électrolytes solides liés aux pérovskites. Nous avons prédit de nouveaux matériaux sur la base des certaines propriétés des éléments du tableau périodique ainsi que certaines fonctionnalités des pérovskites pour leurs utilisation dans des conditions extrêmes. Les mots clés : analyse en composante principal, pérovskites, inverse pérovskites, prédictions des propriétés. Abstract (en Anglais): We present in this work a strategy for predicting new oxide perovskites with the potential for achieving high ionic conductivity for applications as a solid oxide fuel cell (SOFC). We employ a throughout multivariate technique based the principal component analysis (PCA) and the partial least square methods (PLS) in order to identify empirical design rules (activation and migration energies) for stable ionic conductors. Among the 892 tested hypothetical oxide perovskites, which yet to be experimentally synthetized, ~150 compounds may exhibit an interesting potential as ionic conductors. These results may serve as a map for the design of perovskite-related solid electrolytes. We have predicted new materials based on certain properties of the elements of the periodic table as well as certain functionalities of perovskites for their use in extreme conditions.
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.
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
Étude ab-initio de la structure électronique et magnétique des composés à base d’azote
(2016-11-10) BOUROUROU Yahia; Encadreur: BOUHAFS Bachir
Résumé (Français et/ou Anglais) : In the framework of density functional theory (DFT), spin-polarization and pressure effects on the structural, magnetic and electronic properties of the 3d transition-metal mono- and semi-borides TM-B and TM2B (TM=Mn, Fe, Co), respectively, have been studied using the full-potential Linearized augmented plane-wave method (FP-LAPW) with both local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA). We have studied also the structural, magnetic and electronic properties of the transition metal mono-nitrides TMN (TM=Mn, Fe, and Co). We have showed the effects of electron correlation on the structural, magnetic and electronic properties for both RS-FeN and ZB-FeN phases using GGA +U. The calculated lattice constants, bulk modulus, pressure derivative and magnetic moment for all the compounds studied were found to be in very good agreement with other works. It has been found that the spin polarization and pressure have a significant impact on the cell volume, bulk modulus and magnetic moment for MnB, FeB, Fe2B and Co2B ferromagnetic compounds. Finally, we remarked that the electron correlation plays crucially important role in determining the structural and magnetic stability and different properties for FeN compound.
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.
Étude ab-initio des propriétés magnétiques des structures tunnel magnétiques à base de MgO et des éléments de transition
(2020-09-17) ZAOUI Yamina; Encadreur: BOUHAFS Bachir
Résumé (en Français) : Partie 1: La théorie fonctionnelle de la densité est appliquée pour étudier la stabilité relative du Fe dans différentes phases (cc, cfc et hcp) pour les états non magnétique (NM), ferromagnétique (FM) et antiferromagnétique (AFM) ainsi que l'effet de la pression. A partir de l'enthalpie calculée en fonction de la pression, nous avons prédit le chemin de transition de phase pour Fe à T = 0 K comme suit: cc (FM) hcp (AFM2) hcp (NM) cfc (FM). Une nouvelle phase intermédiaire, qui est la phase hcp (AFM2), a été obtenue. L'enthalpie résultante de chaque phase indique que la phase hcp (AFM2) est plus favorable que la phase hcp (NM) ; nous suggérons donc l'existence d'une nouvelle transition de phase sous pression de la phase cc (FM) à la phase hcp (AFM2) autour de 10 GPa. Les constantes élastiques calculées Cij pour les transitions de phases induites par la pression préférées satisfont aux critères de stabilité élastique. De plus, ces phases sont dynamiquement stables en se basant sur les considérations de la dispersion des phonons et de la densité d’états totale des phonons. Partie 2 : La théorie de la fonctionnelle de la densité est appliquée pour calculer les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des jonctions tunnel magnétiques (JTM) Fe/MgO/ Fe (001) ainsi que l'influence d'une monocouche d'oxygène interfaciale par l'ajout d'atomes d'oxygène à l’interface Fe/MgO. La formation de la liaison Fe-O, ainsi que les changements de polarisation de spin autour du niveau de Fermi de la structure Fe/MgO/Fe (001) avec une couche interfaciale FeO a été observée. La densité d’états polarisés en spin calculée pour la structure Fe/MgO/Fe avec une couche d'interface Fe-O a montré que les pics des états O 2s, O 2p, et Fe 3d sont décalés en raison du couplage entre les atomes d'oxygène et la couche du Fer. La structure Fe/MgO/Fe présente un comportement métallique en raison de la position du pic de la densité d'états (DOS) au niveau de Fermi pour les spins majoritaires et minoritaires. La polarisation de spin (P) calculée n'est que de 7% pour la structure métallique Fe/MgO/Fe, alors que la structure métallique Fe/MgO/Fe avec une couche interfaciale FeO présente une polarisation P de 24%. Ainsi, la polarisation s'avère extrêmement sensible à la nature de la couche d'interface. De même, la nature du transfert de spin dans les deux structures JTM étudiées s'est avérée différente à l'interface Fe/MgO en raison de l’interaction entre les atomes environnants Fe et O. Nous avons également calculé les propriétés structurales, magnétiques et électroniques de la structure Fe/MgO/Fe avec une couche FeO avec différentes tailles de la jonction en faisant varier le nombre de couches de MgO, avec une épaisseur de Fe fixée à 5 monocouches. Les mots clés : Théorie fonctionnelle de la densité; Transition de phase; Ferromagnétisme; Phonon; Thermodynamique; Éléments de transition; Magnétorésistance Tunnel; Jonction Tunnel Magnétique. Abstract (en Anglais): Part 1: Density functional theory is applied to investigate the relative stability of Fe in different phases (bcc, fcc and hcp) for both the nonmagnetic (NM), ferromagnetic (FM) and anti-ferromagnetic (AFM) states as well as the effect of pressure. From the calculated enthalpy as a function of pressure, we predict the phase transition pathway for Fe at T = 0 K as: bcc (FM) hcp (AFM2) hcp (NM) fcc (FM). A new intermediate, which is the hcp (AFM2) phase, was obtained. The resulting enthalpy of each phase indicates that the hcp (AFM2) phase is more favorable than the hcp (NM) phase, thus we suggest the existence of novel transition under pressure from bcc (FM) to hcp (AFM2) phase around 10 GPa. The calculated elastic constants Cij for the preferred pressure induced transition phases satisfy the criteria for elastic stability. Also, these phases are dynamically stable based on the phonon dispersion and phonon total density of states considerations. Part 2: Density functional theory is applied to calculate the structural, electronic, and magnetic properties of the Fe/MgO/Fe (001) magnetic tunnel junctions (JTMs) as well as the influence of an interfacial oxygen monolayer by the addition of oxygen atoms at the Fe/MgO interface. The formation of Fe-O bonded atoms, as well as the changes in the spin polarization around the Fermi level of the Fe/MgO/Fe (001) with an interfacial FeO layer, is observed. The calculated spin-polarized density of states of the Fe/MgO/Fe with a Fe-O interface layer showed that the peaks of the O 2s, O 2p, and Fe 3d states are shifted due to the coupling between the O atoms and Fe layer. The Fe/MgO/Fe structure exhibits metallic behavior due to the position of the density of states (DOS) peak at the Fermi level with both majority and minority spins. The calculated spin polarization (P) is only 7 % for the metallic Fe/MgO/Fe structure, whereas the metallic Fe/MgO/Fe structure with FeO interfacial layer has P of 24%. Thus, the polarization is found to be extremely sensitive to the nature of the interface layer. Likewise, the nature of spin-charge transfer in both investigated JTM structures was found to be different at the Fe/MgO interface due to the hybridization interaction between Fe and O. We have also calculated the structural, magnetic, and electronic properties of Fe/MgO/Fe with FeO layer with different sizes of the junction by varying the number of MgO layers, with Fe thickness fixed at 5 ML. Keywords: Density functional theory; Phase transition; Ferromagnetism; Phonon; Thermodynamics; Transition elements. Tunneling Magnetoresistance; Magnetic Tunnel Junctions.
Etude ab-initio des propriétés structurales électroniques et magnétiques du composé FeO
(2020-09-06) YAHI Nadia; Encadreur: AMERI Mohammed
Résumé (en Français) : La stabilité magnétique et les propriétés électroniques du composé FeO sont étudiées à l’aide de la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW) en utilisant les approximations du gradient généralisé (GGA) et GGA + U. Nous localisons l'état fondamental comme étant de structure rhomboédrique déformé (rB1) avec compression le long de la direction [111]. Les valeurs de la bande interdite et des moments magnétiques obtenues avec cette méthode des premiers principes sans paramètres sont en bon accord avec les données expérimentales. Enfin, nous concluons que le traitement de l'approche des électrons corrélés (GGA + U) avec l'inclusion du couplage spin-orbite (SOC) est important pour la description correcte de ce composé. Les mots clés : TMO (Transition Metal Monoxides), FeO, haute pression, DFT Abstract (en Anglais) : The magnetic stability and electronic properties of the FeO compound are investigated using the framework of an all-electron full-potential linearized augmented-plane wave (FPLAPW) method within the generalized gradient (GGA) and GGA+U approximations. We locate the ground state to be of rhombohedrally distorted B1 structure with compression along [111] direction. The values for the band gap and magnetic moments obtained with this parameter-free first principles method are in good agreement with experimental data. Finally, we conclude that the treatment of the correlated electrons (GGA+U) approach with the inclusion of spin-orbit-coupling (SOC) is important for the correct description of this compound. Keywords : TMOs (Transition Metal Monoxides), FeO, high pressure, DFT
Etude Ab-initio des propriétés structurales, électroniques, élastiques et thermodynamiques des solutions solides Pb1-xCexY (Y=S, Se, Te)
(2018-06-21) ZENASNI Meryem; Encadreur: SEHIL Mohamed
Résumé (Français et/ou Anglais) : La méthode des ondes planes augmentées (FP-LAPW) basée sur la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) nous permet d'étudier les propriétés structurales, électroniques, élastiques et thermodynamiques des chalcogénures de plomb PbS, PbSe, PbTe, des chalcogénures de cérium CeS, CeSe, CeTe et leurs alliages ternaires Pb1-xCexY (Y = S, Se, Te). Les propriétés structurales calculées, telles que le paramètre de maille d'équilibre, le module de compressibilité et sa dérivée sont en bon accord avec les données disponibles. Les résultats obtenus pour la structure de bande et la densité d'états (DOS) montrent que les composés Pb1-xCexY (Y = S, Se, Te) présentent un caractère métallique. L'étude élastique a pour but de déterminer les modules d'élasticité C11, C12 et C44 du cristal cubique. À partir des résultats obtenus des modules d'élasticité ; les modules mécaniques dérivés incluant le module de Young, le module de cisaillement, le coefficient de Poisson, le paramètre de Kleinman et le facteur d'anisotropie, sont calculés pour démontrer la stabilité mécanique de ces alliages. Enfin, les propriétés thermiques de ces alliages sont obtenues par le modèle de Debye quasi-harmonique en utilisant un ensemble de calculs d'énergie totale en fonction du volume, obtenus avec la méthode FP-LAPW. Abstract: The full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) based on the density functional theory (DFT) is used to investigate the structural, electronic, elastic and thermodynamic properties of lead chalcogenides PbS, PbSe, PbTe, cerium chalcogenides CeS, CeSe, CeTe and their ternary alloys Pb1-xCexY (Y=S, Se, Te). The calculated structural properties such as the equilibrium lattice parameter, the bulk modulus and its pressure derivative are in good agreement with the available data. The obtained results for the band structure and the density of states (DOS) show that the Pb1-xCexY (Y=S, Se, Te) compounds present a metallic character. The elastic study is considered to determine the elastic moduli C11, C12, and C44 of the cubic crystal. Through the obtained results of the elastic moduli, the derivative mechanical moduli including Young’s modulus, shear modulus, Poisson’s ratio, Kleinman parameter, and anisotropy factor are calculated in the fact to demonstrate the mechanical stability of these alloys. Finally,the thermal properties of these alloys are obtained through the quasi-harmonic Debye model using a set of total energy versus volume calculations obtained with FP-LAPW method.
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..
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.
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.
Étude de premier-principes de l’effet des états d et f sur les propriétés des semi-conducteurs dopés aux ions magnétiques
(2017-05-18) Yahiaoui Ihab Eddine; Encadreur: . LAZREG Abdelkader
Résumé (Français et/ou Anglais) : En utilisant la méthode de premier-principes dans le potentiel total des ondes planes augmentées avec linéarisation (FP-LAPW+lo) basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), nous étudions les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des Alliages Heusler Co2CrGa1-xSix (x = 0, 0.125, 0.25, 0.5, 1) et Co2Cr1-xTrxGa1-ySiy (Tr = Eu, Gd, Er) où (x= 0.125), (y = 0, 1). Nous présentonsuneétude comparative entre les structures de bande électronique, densité d’états totales et partielles, densité de charge et moment magnétique local calculés par l’approximation du gradient généralisé GGA, GGA+U et l’approximation de la densité local en spin LSDA. Nous avons prédit aussi les valeurs de l’enthalpie de formation et les constantes d’échange Nα et Nβ générés par les éléments de terres rares. Nos calculs sont en bon accord avec les résultats théoriques et expérimentaux. Using the first-principles calculations within full-potential linear-augmented plane-wave method (FP-LAPW+lo) based on the density-functional theory (DFT), we investigate the structural, electronic and magnetic properties of the Co2CrGa1-xSix (x = 0, 0.125, 0.25, 0.5, 1) and Co2Cr1-xTrxGa1-ySiy (Tr = Eu, Gd, Er) where (x= 0.125), (y = 0, 1) Heusler alloys. We present a comparative study between theelectronic band structures, total and partial densities of states, charge density and local magnetic moments calculated by the generalized gradient approximation GGA, GGA+U and local spin density approximation LSDA. Furthermore, we predict the enthalpy of formation values and exchange constants Nα and Nβ produced by the rare earth elements. Our results are in agreement with theoretical and experimental data.