Etude ab-initio des propriétés physiques des matériaux bidimensionnels TiI₃ et NiCl₃ dopés par des métaux de transition

Abstract

Ce travail de thèse se concentre sur l'effet du dopage substitutionnel avec des métaux de transition 3d dans les monocouches bidimensionnelles TiI₃ et NiCl₃, qui appartiennent à la famille des trihalogénures de métaux de transition (TMH). À l'aide de calculs de premier principe basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et de l'approximation GGA+Ueff, nous avons évalué la stabilité dynamique et thermique des monocouches, ainsi que leurs propriétés électroniques et magnétiques. Pour TiI₃, nos résultats montrent que le dopage avec Sc préserve son comportement semi-conducteur ferromagnétique, tandis que l'ajout d'autres métaux de transition comme V, Cr, Mn et Fe modifie ses propriétés électroniques. En particulier, le dopage avec Mn transforme le système en un semi-conducteur ferromagnétique bipolaire. De plus, l'énergie d'anisotropie magnétique (MAE) de la monocouche TiI₃ dopée au manganèse est la plus élevée, suggérant son potentiel dans les dispositifs de stockage magnétique. Pour la monocouche NiCl₃, nous avons également observé une stabilité thermodynamique favorable, avec des propriétés électroniques variées selon le métal de transition utilisé pour le dopage. Les systèmes dopés avec Sc, Ti et V présentent des caractéristiques de demi-semi-conducteurs, tandis que le dopage avec Cr et Mn les transforme en semi-conducteurs ferromagnétiques bipolaires. Une fois encore, la monocouche NiCl₃ dopée au manganèse se distingue par sa haute MAE, renforçant son potentiel d'application dans le stockage magnétique.