Matériaux fonctionnels : Etude ab initio

Abstract

Dans cette thèse nous avons effectue une étude détaillée de transition de phase sous l’effet de la pression et du dopage ainsi que la détermination des propriétés structurales, électroniques, optiques, dynamiques et thermodynamiques des semiconducteurs de Nowotny et JuzaLiBeX(X= As, Sb et Bi) et des deux alliages LiBeAs1−xSbx et LiBeP1−xSbx. Les méthodes utilisées dans les calculs sont la méthode linéaire des ondes planes augmentées (FP-LAPW) et celle du pseudopotentiel (PP), dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ainsi que l’approximation quasi harmoniquede Debye. L’étude des transition de phase sous l’effet de la pression pour les composés LiBeX(X= As, Sb et Bi) est faite en calculant l’énergie en fonction du volume pour cinq structures candidates. Nos résultats montrent que les paramétres structuraux calculés avec L’approximation modifiée du gradient généraliséPBEsol sont en bon accord avec les résultats expérimentaux et théoriques disponibles. Sous l’effet de la pression les composés ternaires étudiés subissent des transitions de phase. Les pressions de transitionsont été déterminées en calculant l’enthalpie en fonction de la pression. Les propriétés électroniques et optiques sont étudiées en utilisant les deux approches ; le potentiele Becke et Johnson modifiémBJ et GGA-PBEsol. Nos résultats indiquent que ces matériaux sont des semiconducteurs dans la phase la plus stable et LiBeBi dans la structureLiGaGe a un coefficient d’absorption élevé dans le régime visible. Les propriétésélastiques sont calculées en utilisant la méthode PP-PW et l’approximation GGA dansle cadre de la théorieperturbative de la fonctionnelle de la densité (DFPT). L’étude des alliages )LiBeAs1−xSbx et LiBeP1−xSbx a été faite avec l’approximationdu cristal virtuel (Virtual-Crystal Approximation, VCA). Nos résultats montrent queLiBeAs1−xSbx et LiBeP1−xSbx subissent des transformations de phase de Cu2Sb à LiGaGe, respectivement pour x = 0.21 et x = x=0.36. La polarisation de cette phasepolaire est calculée en utilisant la théorie de la phase de Berry. Les spectres des phonons,l’analyse des modes de vibrations au centre de la zone de Brillouin ainsi que lespropriétés thermodynamiques ont ´et´ecalcul´e pour les deux phases Cu2Sb et LiGaGe.