Étude des matériaux bidimensionnels par des calculs ab-initio

Abstract

Cette thèse présente une étude systématique des propriétés des monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) et de carbures de métaux de transition (MXenes). Elle est réalisée à l’aide de la méthode des ondes planes augmentées (APW) telle que mise en oeuvre dans le code VASP, dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Dans une première partie, les propriétés structurales, électroniques et magnétiques de la monocouche FeTe2 dopée par les métaux de transition V, Mn et Co ont été étudiées. Les résultats obtenus montrent que le dopage substitutionnel de la monocouche FeTe2 est favorable dans un environnement riche en Fe, et que les monocouches FeTe2 dopées sont stables dans tous les cas considérés. De plus, l’étude des structures de bandes d’énergie et des densités d’états révèle que les monocouches FeTe2 dopées par V, Mn et Co sont des demi-métaux avec une augmentation des moments magnétiques totaux par rapport à la monocouche FeTe2 pure. Les largeurs des bandes interdites indirectes des états de spin-down sont également élargies en raison du dopage. Dans une deuxième partie, nous avons étudié les propriétés structurales, mécaniques, électroniques et magnétiques des monocouches MXenes M4C3 (M = Sc, Ti, Zr, Hf, Mo et W), à l’aide des fonctionnelles PBE, PBE+U, SCAN, et HSE06. Nous avons trouvé que les MXenes M4C3 (M = Sc, Mo et W) sont mécaniquement stables, élastiquement isotropes et comparables au graphène en terme de résistance mécanique. De plus, tous les systèmes étudiés sont métalliques et ont une structure stable, les MXenes du groupe IV sont magnétiques dans leurs états fondamentaux à tous les niveaux d’approximation.