- [ VRPG-Doc-Sc] Sciences physiques --- علوم فيزيائية
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- ItemEtude des premiers principes des propriétés des anti-pérovskites AIICNi3 et AIIICNi3(2016-07-04) Saadaoui Fatiha; Encadreur: DRISS KHODJA Mohammed; Co-Encadreur: KADOUN Abd-Ed-DaïmRésumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Nous avons effectué des calculs ab-initio des propriétés structurales, élastiques, électroniques et thermodynamiques des anti-pérovskites AIIICNi3 (AIII = Al, Ga, In), en comparaison avec les composés AIICNi3 (AII = Zn, Cd). Nos calculs ont été fait dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), en utilisant la méthode des ondes planes linéairement augmentées avec potentiel complet (FP-LAPW), combinée avec le modèle quasi-harmonique de Debye pour l’étude des propriétés thermodynamiques.Nous avons traité le potentiel d’échange et de corrélation avec les fonctionnelles LDA, GGA-PBE et GGA-PBEsol. Nous donnons dans cette étude un certain nombre de premières prédictions, notamment en ce qui concerne : les paramètres élastiques de AlCNi3 et GaCNi3 ; certains paramètres élastiques polycristallins de InCNi3,ZnCNi3 et CdCNi3 ; les vitesses acoustiques longitudinale, transversale et moyenne dans AlCNi3, GaCNi3 et InCNi3 ; le paramètre de Grüneisen, le coefficient de dilatation thermique, la chaleur spécifique à pression constante, la chaleur spécifique à volume constant, le module de compression isotherme et le module de compression adiabatique, dans les conditions ambiantes, de AlCNi3, GaCNi3et InCNi3. Les matériaux ACNi3 sont mécaniquement stables, élastiquement anisotropes, métalliques, ductiles et loin de la frontière de la fragilité. Les états en haut de la bande valence et en bas de la bande de conduction sont dus majoritairement aux états étendus Ni 3d, mélangés avec des états C 2p. Une singularité de van Hove, résultant principalement d’états Ni 3d, apparaît sous le niveau de Fermi. Les états des atomes A jouent un rôle mineur dans les propriétés électroniques et, par conséquent, dans la liaison chimique des matériaux ACNi3. La liaison chimique dans ces matériaux présente un caractère mixte : métallique, covalente et ionique. Mots-clés : anti-pérovskites AII,IIICNi3, DFT, FP-LAPW, propriétés structurales, constantes élastiques, densité d’états, propriétés thermodynamiques Abstract We performed ab initio calculations of structural, elastic, electronic, and thermodynamic properties of AIIICNi3 (AIII = Al, Ga, In)antiperovskites, in comparison withAIICNi3(AII = Zn, Cd) compounds. Our calculations were done in the framework of the density functional theory (DFT), using the full potential-linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method, combined with the quasi-harmonic Debye model whenstudying the thermodynamic properties. We treated the exchange-correlation potential with LDA, GGA-PBE, and GGA-PBEsolfunctionals. We give in this study a number of first predictions, especially as regards: the elastic parameters of AlCNi3 and GaCNi3; some elastic parameters of polycrystalline InCNi3, ZnCNi3, and CdCNi3; the longitudinal, transverse, and average acoustic velocities in AlCNi3, GaCNi3, and InCNi3; the Grüneisen parameter, the thermal expansion coefficient, the specific heat at constant pressure, the specific heat at constant volume, the isothermal bulk modulus,and the adiabatic bulk modulus,under ambient conditions, of AlCNi3, GaCNi3, and InCNi3. ACNi3 materials are mechanically stable, elastically anisotropic, metallic, ductile,and far from the boarder of the brittleness. The states at the top of the valence band and the bottom of the conduction band are due mainly to extended Ni 3dstates, mixed with C 2p states. A van Hove singularity, resulting mainly from Ni 3d states, appears below the Fermi level. The states of A atoms play a minor role in the electronic properties and, therefore, in the chemical bonding of ACNi3 materials. The chemical bonding in these materials presents a mixed character: metallic, covalent, and ionic. Keywords: AII,IIICNi3antiperovskites; DFT; FP-LAPW; structural properties; elastic constants;density of states; thermodynamic properties
- ItemEtude du comportement des nanostructures par les théories d’élasticité non locale avancées(2021-07-06) ROUABHIA ABDELKRIM; Encadreur: HEIRECHE HouariRésumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Les propriétés de flambement d'une feuille de graphène monocouche (SLGS) sont examinées à l'aide de la théorie de la déformation au cisaillement du premier ordre non local intégrale « FSDT » en introduisant l'influence du milieu viscoélastique de Pasternak. Ce modèle n’utilise que quatre variables, moins que la théorie conventionnelle « FSDT ». Le milieu visco-Pasternak est introduit en considérant l'influence d'amortissement sur le modèle de fondation conventionnel qui est modélisé par le coefficient de Winkler linéaire et le coefficient de fondation de Pasternak (cisaillement). La nano plaque considérée est soumise à des charges de bord en compression dans le plan par unité de longueur. L’influence de nombreux paramètres sont examinés en détail tels que le paramètre d'échelle, le rapport hauteur / largeur, le coefficient viscoélastique de Pasternak, le coefficient d'amortissement et les modes de flambements sur l'étude de stabilité des feuilles de graphéne « SLGS ». Abstract The buckling properties of a single-layered graphene sheet (SLGS) are examined using nonlocal integral first shear deformation theory (FSDT) by incorporating the influence of visco- Pasternak's medium. This model contains only four variables, which is even less than the conventional FSDT. The visco-Pasternak's medium is introduced by considering the damping influence to the conventional foundation model which modeled by the linear Winkler's coefficient and Pasternak's (shear) foundation coefficient. The nanoplate under consideration is subjected to compressive in- plane edge loads per unit length. The impacts of many parameters such as scale parameter, aspect ratio, the visco-Pasternak’s coefficients, damping parameter, and mode numbers on the stability investigation of the SLGSs are examined, in detail. The obtained results are compared with the corresponding available in the literature.
- ItemContribution à l’étude des propriétés structurales, élastiques et électroniques des pérovskites AXO3 (A=Sr, Bi, Na, K) par la méthode (FP-LAPW)(2015-12-08) SAHLI BELGACEM; Encadreur: ABIDRI BOUALEM; Co-Encadreur: ABDELLAOUI AbdelkaderRésumé (Français et/ou Anglais) : Résumé : Dans le travail de cette thèse, on a étudié les propriétés structurales, élastiques, électroniques et thermodynamique d’une large gamme de pérovskites. Ces matériaux ont une très grande importance technologique et industrielle. Ce travail contient également les résultats d’une publication où on a fait une première prédiction des propriétés physiques d’un matériau pérovskite à base de strontium et d’Uranium « SrUO3 ». La méthode choisie est la méthode des ondes planes augmentées linéarisées avec un potentiel total implémenté dans le code Wien2k. Nos résultats sont en très bon accord avec ceux disponibles dans la littérature. La fiabilité de cette méthode « FP-LAPW » nous a permit de dire que les résultats des autres matériaux choisis, et qui ne sont pas encore synthétisés, sont aussi satisfaisants et feront l’objet de futures publications. Abstract : This work intends to provide a basis for studying the structural, elastic, electronic and thermodynamic properties of a wide range of perovskites. These materials are of great technological and industrial importance. This work also contains the results of a publication in which we made a first prediction of the physical properties of a perovskite material based on strontium and uranium "SrUO3". The chosen method is the method of linearized augmented plane wave with a full potential implemented in the WIEN2k code. Our results are in good agreement with those available in the literature. The reliability of this method "FP-LAPW" enabled us to say that the results of other selected materials, which are not yet synthesized, are also satisfactory and will be the subject of future publications.
- ItemEtude des propriétés structurales, électroniques et optiques des alliages quaternaires quadratiques GaInAsP et GaInAsN par la méthode ab-initio(2020-11-09) Oualdine Allal; Encadreur: Abdiche Ahmed; Co-Encadreur: Abbar BoucifRésumé (en Français) : Dans ce travail nous avons étudié les propriétés structurales, électroniques et optiques des alliages quaternaires semi-conducteurs GaxIn1-xAsyN1-y et GaxIn1-xAsyP1-y a base des composés binaires GaAs, GaN, InAs, InN, InP et GaP dans la structure zinc-blende en utilisant la méthode des ondes planes augmentées (FP-LAPW) implémentée par le code Wien2k dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité DFT. Pour déterminer les paramètres structuraux, nous avons pris comme terme de potentiel d’échange et de corrélation les deux approximations, la PBEsol-GGA et LDA. D’autre part, pour calculer les propriétés électroniques de nos alliages quadratiques, nous avons employé l’approximation du potentiel modifié de Becke et Johnson proposée par Tran et Blaha (TB-mBJ). L'effet de la composition pour les deux alliages quaternaires sur la constante du réseau, le module de compressibilité et le gap énergétique a été étudié. Les déviations des constantes du réseau par rapport à la loi de Végard et des modules de compressibilité par rapport à la loi de dépendance linéaire (LCD) ont été observées pour ces alliages. Nous avons également déterminé l'énergie de formation EF des alliages quaternaires. Nous avons trouvé que le gap énergétique augmente avec l'augmentation des concentrations x et y, les gaps obtenus s’approchent des gaps des composés binaires. Nous avons calculé aussi les propriétés optiques de ces alliages semi-conducteurs tell que la fonction diélectrique, l’indice de réfraction et la perte d’énergie. Les mots clés : GaxIn1-xAsyN1-y, GaxIn1-xAsyP1-y , FP-LAPW, Wien2k et TB-mBJ Abstract (en Anglais) : In this work we have studied the structural, electronic and optical properties of the semiconductor quaternary alloys GaxIn1-xAsyN1-y and GaxIn1-xAsyP1-y based on the GaAs, GaN, InAs, InN, InP and GaP binary compounds in the zinc-blende structure, using the augmented plane wave method (FP-LAPW) implemented by the Wien2k code as part of the DFT density functional theory. The exchange and correlation potential is treated by PBEsol-GGA and LDA approximations. On the other hand, in order to calculate the electronic properties of our quadratic alloys, we used (TB-mBJ). The effect of the composition for the two quaternary alloys on the lattice constant, the compressibility modulus and the energy gap was studied. The deviations of the structural parameters with respect to the law of Vegard and bulk modules with respect to the law of linear dependence (LCD) were observed for these alloys. We also determined the EF formation energy of the quaternary alloy. We have found that the energy gap increases with increasing concentrations x and y, the gaps obtained approach the gaps of the binary compounds. We have also calculated the optical properties of these semiconductor alloys such as dielectric function, refractive index and energy loss. Keywords : GaxIn1-xAsyN1-y, GaxIn1-xAsyP1-y , FP-LAPW, Wien2k and TB-mBJ
- ItemContribution de la microscopie EBIC et des calculs numériques pour l’étude de cellules photovoltaïque(2016-07-04) SAIL KARIMA; Encadreur: BASSOU GHAOUTIRésumé (Français et/ou Anglais) : Ce travail de thèse de doctorat intitulé " Contribution de la microscopie EBIC et des calculs numériques pour l'étude de cellules photovoltaïques" s'inscrit dans l'axe de recherche de l'équipe à savoir le développement de la Microscopie EBIC et les études théoriques et expérimentales sur les matériaux photovoltaïques. Ces derniers sont actuellement au centre des intérêts de l'ensemble des chercheurs. Parmi les matériaux les plus compétitifs utilisés à l'heure actuelle dans ce domaine pour leur bon rapport qualité-prix on retrouve le silicium multicristallin et le silicium monocristallin. Par ailleurs, les matériaux organiques pour des applications photovoltaïques constituent également une bonne alternative pour le photovoltaïque à moindre coût. Le fort potentiel de ces cellules PV justifie la démarche dans ce travail de thèse qui s’articule par conséquence autour de deux axes: le premier relatif à l’étude par la méthode EBIC de la longueur de diffusion de cellules photovoltaïques à base de Silicium multicristallin et le deuxième axe est une étude théorique et numérique visant à optimiser la conversion photovoltaïque de matériaux organiques à base de polymères conjugués de thiophène (C4H4S)n. Dans le premier axe nous avons procédé à une estimation des longueurs de diffusion du silicium multichristallin en se basant sur les micrographies EBIC de ces cellules fabriquées en France. Ces mesures ont été réalisées sur des cellules fabriquées à partir de plaquettes situées à différentes positions d’un lingot de silicium multichristallin à savoir le haut, le milieu et le bas du lingot. Il s’est avéré que la valeur moyenne de la longueur de diffusion de la cellule située en haut du lingot présente la plus grande valeur par rapport aux cellules du milieu et du bas du lingot. Ces résultats sont confirmées par les mesures électriques effectuées au préalables sur les cellules et qui montrent en effet que le rendement de la cellule du haut du lingot est le meilleur relativement à ceux du milieu et du bas du lingot. Dans le deuxième axe nous avons entrepris une modélisation relative à l’étude des polymères conjugués à base de thiophène. Les simulations sont effectuées en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) dont l'art et la manière ont été largement détaillés. Les résultats de la simulation des polymères conjugués à base de thiophènes montrent que le niveau énergétique de l’orbitale moléculaire occupée de plus haute énergie (HOMO) et de l’orbitale moléculaire inoccupée de plus basse énergie (LUMO) (du donneur et de l'accepteur respectivement) et qui définissent la bande interdite (Gap) sont aisément accessibles. Nous avons effectué des calculs utilisant la base B3LYP / 6-31G (d, p) dans le but d'obtenir les conformations optimisés stable en utilisant le programme GAUSSIAN 09-D. La visualisation des molécules après optimisation de la géométrie a été effectuée par le programme GaussView 05. Abstract This doctoral thesis entitled "Contribution of the EBIC microscopy and numerical calculations for the study of photovoltaic cells" is part of the axis of the research team that is developing the EBIC microscopy and theoretical studies and on experimental photovoltaic materials. They are currently at the center of the interests of all researchers. Among the most competitive materials used at present in this area for their good value include multisilicon and monocrystalline silicon. Furthermore, organics materials for photovoltaic applications are also a good alternative for photovoltaics cost. The potential of these PV cells justifies the approach in this thesis which revolves result by around two axes: the first relating to the study by the EBIC method of diffusion length of photovoltaic cells based on silicon multicrystalline and the second axis is a theoretical and numerical study aimed at optimizing the photovoltaic conversion of organic materials based on conjugated polymers of thiophene (C4H4S)n. In the first line we made an estimate of multichristallin silicon diffusion lengths based on the EBIC micrographs of these cells made in France. These measurements were performed on cells made from wafers located at different positions of a silicon ingot multicrystalline namely the top, middle and bottom of the ingot. It turned out that the average value of the diffusion length of the cell at the top of the ingot has the greatest value relative to the middle cells and the bottom of the ingot. These results are confirmed by the prior electrical measurements performed on cells and show that the performance of the upper ingot cell is the best relative to those of the middle and bottom of the ingot. The thiophene has one of the most interesting topics in the field of organic solar cells. In the second part,a theoretical investigation of π-conjugated polymers constituted by (n) units (n = 1-11) based on thiophene (n) molecule. The computations of the geometries and electronic structures of this compounds were performed using density functional theory (DFT) at 6-31G(d,p) level of theory and Perdew–Burke–Eenzerhof (PBE) formulation of the generalized gradient approximation with periodic boundary conditions (PBC) in one (1D) and two (2D) dimensions. Moreover, the electronic properties (HOCO, LUCO, Egap, Voc and Vbi) were determined from 1D-PBC and 2D-PBC to understand the effect of the number of rings in polythiophene. The absorption properties (excitation energies (Eex), maximal absorption wavelength (λmax), oscillator strengths (f), Light Harvesting Efficiency (LHE) are studied using the time dependent density functional theory TD-DFT method. Our studies showed changing the number of thiophene unit could effectively modulate the electronic and optical properties. On the other hand, the present work demonstrates the efficiency of theoretical calculation in the periodic boundary conditions. We made calculations using base B3LYP / 6-31G (d, p) in order to obtain optimized conformations steady using the GAUSSIAN 09-D program. The visualization of molecules after geometry optimization was performed by the GaussView 05 program.
