Etude et optimisation des propriétés structurales et électroniques du matériau pérovskite SrTiO3: Applications aux capteurs de pression
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Date
2014-12-15
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Résumé :
Dans cette thèse, nous présentons une étude de la théorie de la fonctionnelle de la densité
(DFT) pour déterminer les propriétés structurales, électroniques, élastiques ainsi que les
transitions de phase solide-solide induites par la pression de la pérovskite SrTiO3. Ces
calculs de premier principe ont été effectués en utilisant la méthode des ondes planes
augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) combinée avec l’approximation du
gradient généralisé (GGA) développé par Perdew-Burke-Ernzerhor pour les solides
(PBEsol). Les paramètres structuraux calculés comme les paramètres de maille, le module de
compressibilité B et sa dérivée B sont en bon accord avec les données disponibles et sont
utilisés pour analyser la stabilité relative et les transitions de phases sous pression du SrTiO3.
Les calculs ont été effectués pour les structures cubique (Pm-3m), tétragonale (I4/mcm,
P4/mbm, P4mm) et orthorhombique (Cmcm, Pnma) où nous avons trouvé que la phase
tétragonale I4/mcm est la structure la plus stable par rapport aux autres structures à T = 0 K et
P = 0 GPa. Pour les calculs des propriétés électroniques, les effets d’échange et de corrélation
ont été traités par le potentiel de Tran-Blaha modifiés de Becke Johnson (TB-MBJ) pour
améliorer le défaut de la sous-estimation des bandes d'énergie interdites causé par les deux
approximations LDA et GGA. Les résultats obtenus sont comparés à des données
expérimentales et d'autres calculs théoriques.
Mots clés : SrTiO3; FP-LAPW; GGA-PBEsol; phases structurales ; TB-mBJ; WIEN2k
Abstract
In this thesis, we report a density functional study of the structural, electronic, elastic and
pressure-induced solid–solid phase transitions of SrTiO3. These first-principles calculations
have been performed using the full potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) within the generalized gradient approximation (GGA) developed by Perdew–Burke–
Ernzerhor for solids (PBEsol). The calculated structural parameters like the lattice parameters,
the bulk modulus B and their pressure derivative B′ are used to analyze the relative stability
and phase transitions under pressure of SrTiO3. Calculations were done for the cubic (Pm 3m), tetragonal (I4/mcm, P4/mbm, P4mm) and orthorhombic (Cmcm, Pnma) structures where
we found that the tetragonal I4/mcm phase is the most stable structure compared to the other
structures at T = 0 K and P = 0 GPa. For the electronic properties calculations, the exchange
and correlation effects were treated by the Tran–Blaha modified Becke Johnson (TB-mBJ)
potential to prevent the shortcoming of the underestimation of the energy gaps in both LDA
and GGA approximations. The obtained results are compared to available experimental data
and to other theoretical calculation.
Keywords : SrTiO3; FP-LAPW; GGA-PBEsol; structural phases; TB-mBJ; WIEN2k
Description
Doctorat en Sciences
