- [ VRPG-Doc] Physique --- فيزياء

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https://dspace.univ-sba.dz/handle/123456789/457

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    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
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    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.
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    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).
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    Etudes ab-initio des quelques nouveaux matériaux semi-conducteurs pour des applications photovoltaïques : étude des propriétés physiques
    (2022-05-19) BENBELLIL Nadjat; Encadreur: LITIMEIN Fatma
    Résumé (en Français) : Les calculs de premier principe ont été effectués sur les composés SnZrS3 et SnZrSe3 qui ont été intéressant en raison de ses propriétés physiques technologiquement importantes. Les propriétés structurales, électroniques, thermiques, optiques et thermoélectriques de ces composés ont été étudiées grâce à la méthode des ondes planes linéairement augmentées avec potentiel total (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). Le potentiel d’échange et de corrélation est traité par l’approximation de la densité locale (LDA) et l’approximation du gradient généralisé telle qu’elle est développée par Wu et Cohn (WC-GGA). En plus de cela, l'approche d'Engel Vosko du GGA nommé (EV-GGA) et l'approche de Becke Johnson modifiée par Tran Blaha récemment développée (mBJ-GGA) est également utilisée pour obtenir des résultats fiables des propriétés électroniques et optiques. Les propriétés de l'état fondamental calculées dans la structure orthorhombique sont en bon accord avec les données publiées antérieurement. Nous avons également étudié la structure de bande électronique de ces composés qui montre le comportement semi-conducteur avec une bande interdite indirecte de 1,054 eV et 0,531 eV pour SnZrS3 et SnZrSe3, respectivement suivant la direction (X-)- au niveau de mBJ-GGA. Les effets de la pression sur les constantes de réseau, les capacités calorifiques, les coefficients de dilatation thermique, l'entropie et la température de Debye sont également explorés à l'aide du modèle de Debye quasi-harmonique. En outre, les propriétés optiques telles que la fonction diélectrique complexe, l'indice de réfraction, le coefficient d’absorption et les spectres de réflectivité des composés titré ont été étudiées pour les ondes électromagnétiques incidentes dans une gamme d'énergie allant jusqu'à 26 eV. La théorie semi-classique de Boltzmann a été considérée pour le calcul des propriétés thermoélectriques. Les résultats obtenus du coefficient de Seebeck, la conductivité électrique, la conductivité thermiques et le facteur de mérite montrent que nos matériaux possèdent des caractéristiques attrayantes. Les mots clés : DFT, FP-LAPW, LDA, WC-GGA, EV-GGA, mbj-GGA, WIEN2K, calcul ab initio, propriétés optoélectroniques, propriétés thermoélectriques, propriétés thermodynamiques, SnZrS3, SnZrSe3, chalogéne. Abstract (en Anglais) : First principles calculations were carried out on the SnZrS3 and SnZrSe3 compounds, which has been of interest owing to its technologically important physical properties. The structural, electronic, optical, thermal and thermoelectric properties of these compounds have been studied using the full potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) within the framework of density functional theory (DFT). The exchange and correlation potential is treated by the local density approximation (LDA) and the generalized gradient approximation of Wu and Cohen (WC-GGA). Besides that, Engel Vosko’s approach of GGA named as (EV-GGA) and Becke-Johnson modified form of exchange-correlation potential (mBJ- GGA) is also used to obtain reliable results of the electronic and optical properties. The calculated ground state properties in the orthorhombic structure are found to be in good accord with previously published data. we have also studied the electronic band structure and density of states of both compounds which shows the semiconducting behavior with an indirect band gap of 1.054 eV and 0.531 eV for SnZrS3 and SnZrSe3, respectively, along the (X-)- direction at the level of mBJ-GGA. the pressure effects on the lattice constants, heat capacities, thermal expansion coefficients, entropy, and Debye temperature are also explored using the quasi-harmonic Debye model. Furthermore, optical properties such as complex dielectric function, refractive index, absorption coefficient and reflectivity spectra of the titled compounds were studied for incident electromagnetic waves in an energy range up to 26 eV. The semi-classical Boltzmann theory was used for the calculation of thermoelectric properties. The results obtained from the Seebeck coefficient, the electrical conductivity, the thermal conductivity and the figure of merit show that our materials have attractive characteristics. Keywords : DFT, FP-LAPW, LDA, WC-GGA, EV-GGA, mbj-GGA, WIEN2K, ab initio calculations, optoelectronic properties, thermoelectric properties, thermodynamic properties, SnZrS3, SnZrSe3, chalogene.
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    Influence du dopage sur les interactions magnétiques dans les composés III-V
    (2021-12-15) Djebbar Houda; Encadreur: LAKDJA Abdelaziz
    الملخص (بالعربية) : الملخص تم استخدام طريقة حساب ab-initio لدراسة الخصائص الهيكلية والإلكترونية والمغناطيسية للمركبات الثنائية GaP, GaN, CaN, KN والمركبات الثلاثية Ga1-xKxP, Ga1-xCaxP باستخدام أسلوب الموجات المسطحة الخطية المتزايدة ,(FP-LAPW) ودراسة خصائص سبيكة K xCa1 - xN ولكن باستخدام طريقة القدرات الزائفة المقترنة بالموجات المستوية (PP-PW). يتم وصف طاقة الارتباط التبادلي في تقريب التدرج المعمم GGA-PBE. بالنسبة للخصائص الهيكلية, أظهرت نتائج الحساب أن معامل الشبكة يزداد خطيًا مع زيادة تركيز K و Ca وفقًا لقانون Vegard للمركبات الثلاثية KxCa1 - xN , Ga1-xCaxP و Ga1-xKxP. وبالنسبة للخصائص الإلكترونية فقد سمحت لنا بمراقبة الطابع المغناطيسي شبه المعدني بالتفصيل للمركبات KxCa1 - xN , Ga1-xCaxP و Ga1-xKxP, أظهرت الهياكل الإلكترونية أن الأغلبية تدور معدنية بسبب وجود تهجين قوي بين الحالات p للذرة (N, P) والحالات s لذرة (K, Ca) المسيطرة على مستوى فرمي, بينما يدور الأقلية أشباه مواصلات, التي تتميز بفجوة شبه معدنية. فيما يتعلق بالخصائص المغناطيسية, إجمالي العزم المغناطيسي يسود المساهمة الرئيسية للعزم المحلي للذرة المغناطيسية P و N مع الإسهامات الضعيفة للذرة الأخرى K و Ca والمنطقة الخلالية للمواد KxCa1 - xN , Ga1-xCaxP و Ga1-xKxP المدروسة. الكلمات المفتاحية : FP - LAPW ، PP-PW ، GGA PBE ، أشباه الموصلات ، شبه معدنية ، سبيكة Résumé en ( Français): Résumé Une méthode de calcul ab‐initio a été utilisée pour étudier les propriétés structurales et électroniques et magnétiques des composés binaires GaP, GaN, CaN , KN et des composés ternaires Ga1-xKxP, Ga1-xCaxP en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées potentiel (FP‐LAPW), et étudier les propriétés de l’alliage K xCa1 − xN mais en utilisant la méthode des pseudopotentiels couplée aux ondes planes (PP-PW). L'énergie de d'échange‐corrélation est décrite dans l'approximation du gradient généralisé GGA-PBE. Pour les propriétés structurales Les résultats de calculs on montré que le paramètre de maille augmente linéairement avec l’augmentation de la concentration de K, Ca en accord avec la loi de Vegard des composés ternaires KxCa1−xN, Ga1-xCaxP et Ga1-xKxP. et pour les propriétés électroniques nous ont permis de constater en détails le caractère demi-métallique ferromagnétique des composés KxCa1−xN, Ga1-xCaxP et Ga1-xKxP, Les structures électronique ont montré que les spins majoritaires sont métalliques a cause de l’existence d’une forte hybridation entre les états p de l’atome (N, P) et les états s de l’atome de (K, Ca) dominant le niveau de fermi, Tandis que les spins minoritaires sont semiconducteurs ,qui sont caractérisés par un gap demi-métallique. Concernant les propriétés magnétiques, Le moment magnétique total est prédominé par la contribution majeure du moment local de l’atome magnétique P et N avec de faibles contributions de l’autre atome K et Ca et la région interstitielle des matériaux KxCa1−xN, Ga1-xCaxP et Ga1-xKxP étudiés. Les mots clés: FP‐LAPW, PP-PW, GGA PBE, Semiconducteurs, demi-métallique, alliage. Abstract An ab-initio calculation method was used to study the structural and electronic and magnetic properties of binary compounds GaP, GaN, CaN, KN and ternary compounds Ga1-xKxP, Ga1-xCaxP using the linearized potential augmented plane wave method (FP-LAPW) and study the properties of the K xCa1 - xN alloy but using the pseudopotentials method coupled to plane waves (PP-PW). The exchange-correlation energy is described in the generalized gradient approximation GGA-PBE. For structural properties Calculation results have shown that the lattice parameter increases linearly with increasing concentration of K, Ca in accordance with Vegard's law of the ternary compounds KxCa1 − xN, Ga1-xCaxP and Ga1-xKxP and for the electronic properties allowed us to observe in detail the ferromagnetic semi-metallic character of the compounds KxCa1 − xN, Ga1-xCaxP and Ga1-xKxP, Electronic structures have shown that the majority spins are metallic because of the existence of a strong hybridization between the p states of the atom (N, P) and the s states of the atom of (K, Ca) dominating the fermi level, While the minority spins are semiconductors, which are characterized by a semi-metallic gap. Regarding magnetic properties, The total magnetic moment is predominated by the major contribution of the local moment of the magnetic atom P and N with weak contributions of the other atom K and Ca and the interstitial region of the materials KxCa1 − xN, Ga1-xCaxP and Ga1-xKxP studied. Keywords: FP ‐LAPW, PP-PW, GGA PBE, Semiconductors, semi-metallic, alloy.