| Titre : | Calculs des propriétés structurales, électroniques et thermoélectriques du matériau pérovskite ABO3 |
| Auteurs : | BOUDERBALA Houssam Eddine Ali, Auteur ; TEMMAR Fatma, Directeur de thèse |
| Type de document : | texte manuscrit |
| Editeur : | Université de Saida Dr MOULAY Tahar Faculté des Sciences Département de Physique, 2023/2024 |
| Format : | 72ض |
| Accompagnement : | CD |
| Note générale : |
Dans notre époque actuelle, l’intérêt pour les sources d’énergie renouvelables et
propres ne cesse de croître. Cela est nécessaire pour répondre à la demande croissante en énergie tout en réduisant les effets environnementaux néfastes de l’utilisation continue des combustibles fossiles. Parmi ces sources, l’énergie solaire se distingue comme une option essentielle. Elle représente une source inépuisable d’énergie, pouvant être efficacement utilisée pour produire de l’électricité et fournir de la chaleur. Avec l’évolution de la technologie solaire, les matériaux utilisés dans la fabrication des cellules solaires sont devenus de plus en plus importants. Les titanates de strontium font partie de ces matériaux prometteurs. Ils possèdent des propriétés uniques qui les rendent intéressants pour les applications solaires, notamment leur forte capacité d’absorption de la lumière solaire et leur efficacité élevée dans la conversion de celle-ci en électricité. De plus, la pérovskite, en particulier la pérovskite hybride organique-inorganique, représente la dernière innovation prometteuse dans le domaine de l’énergie solaire. Elle offre de nouvelles opportunités pour développer des cellules solaires efficaces à faible coût, avec la possibilité d’atteindre des rendements de conversion élevés de la lumière en électricité. Ainsi, l’association des titanates de strontium avec la pérovskite dans les applications solaires constitue une combinaison stratégique prometteuse. Elle pourrait contribuer à améliorer l’efficacité des cellules solaires tout en réduisant leurs coûts, renforçant ainsi l’attrait de l’énergie solaire en tant qu’alternative propre et durable aux combustibles fossiles traditionnels. Le but de ce mémoire est l’investigation des propriétés structurales, électroniques, et thermoélectriques du composé pérovskite SrTiO3 dans la structure cubique. Notre étude est basée sur les calculs de premier principe de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) implémentée dans le code Wien2k. Après une introduction générale, notre mémoire est organisé comme suit ; dans le premier chapitre, nous avons présenté la classe des matériaux pérovskites de type ABO3 ainsi que leurs propriétés physiques et applications. Le deuxième chapitre et le troisième chapitre rappelle le principe de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et la méthode des ondes planes linéairement augmentées avec potentiel complet (FP-LAPW). Les résultats et leurs interprétations de nos calculs sont présentés dans le dernier chapitre. Enfin, une conclusion générale qui résume l’ensemble des résultats trouvés. |
| Langues: | Français |
| Index. décimale : | BUC-M 008485 |
| Catégories : | |
| Mots-clés: | Wien2k،البيروفسكات، هيكل النطاق،خصائص النقل Wien2k, Pérovskite, Structure de bande, Propriétés du transport. Wien2k, perovskite, Band structure, transport properties. |
| Résumé : |
الملخص:
تمإجراء العمليات الحسابية للمبادئ األولى باستخدام طريقةFP-LAPW،التي يتم تنفيذها في كودWIEN2kبناء ً علىDFT. تم تطبيق الطريقة لدراسة الخصائص الهيكليةواإللكترونيةوالكهربائية الحرارية للبيروفسكت ذات البنية المكعبة. يتم حساب أمثلية معلمات الشبكة ووحدة االنضغاطBومشتقاتهاBمنخالل تقريب التدرج المعمم لكل من((Perdiew Burke-Ernzerhof (96) و((GGA- PBEsol (2008) وتقريب الكثافة من تدور املحلية (DAL.)يُظهر تحليل هياكل النطاق وكثافة الدولة أن3OSrTiلها فجوة غير مباشرةM─Γوهي أشباهموصالت، وتخلص دراسة خصائص النقل إلى أن أشباه الموصالت تظهر سلوكًا يساهم في خصائص النقل. Calculs des propriétés structurales, électroniques et thermoélectriques de la pérovskite cubique ABO3» Résumé : Les calculs du premier principe sont effectués avec la méthode FP-LAPW, mis en œuvre dans le code WIEN2k basé sur la DFT. La méthode a été appliquée pour étudier les propriétés structurelles, électroniques et thermoélectriques de la pérovskite SrTiO3 à la structure cubique. L’optimisation de paramètre de réseaux, le module de compressibilité B et son dérivé B’ sont calculés par les trois approximations GGA-PBE de Perdiew Burke- Ernzerhof (96), GGA-PBEsol (2008), et l’approximation de la densité de spin local (LDA). L’analyse de la structure de bande et de densité d’état montre que ce matériau est un semi-conducteur, présente un gap indirect M─Γ. L’étude des propriétés du transport conclue que ce semi-conducteur montre un comportement qui contribue aux propriétés de transport. Study of the structural, electronic and thermoelectric properties of the cubic perovskite SrTiO3» Abstract: First principles calculations are performed using the FP-LAPW method, implemented in the WIEN2k code based on the DFT. The method was applied to study the structural, electronic and thermoelectric properties of the perovskite with the cubic structure. The latice parameter optimization, the compressibility modulus B and its derivative B 'are computed by the generalized gradient approximation of Perdiew Burke-Ernzerhof (96), PBEso-GGA (2008), and the density approximation of local spin (LDA). Band structures and state density analysis show that SrTiO3 is semiconductor with indirect gap M─Γ. The study of transport properties concluded that this semiconductor exhibit behavior that contributes to transport properties. |
| Note de contenu : |
Taabbllee ddee mmaattiièèrreess
IInnttrroodduuccttiioonn ggéénnéérraallee ……………………..…………………...……………………………………… 02 CChhaappiittrree II :: EEttuuddee bbiibblliiooggrraapphhiiqquuee Introductions ……………………………………………………………………… 04 I.1 Généralités sur les Pérovskite ABO3……………………………………………… 04 I.2 Structure des pérovskites de type ABO3…………………………………………. 04 I.3 Pérovskite simple …………………………………………………………………. 04 I.4 Double Pérovskite ………………………………………………………………… 05 I.4.1 Pérovskite en couches ……………………………………………………………. 06 I.4.2 La structure du composé pérovskite idéale ABO3.……………………………… 06 I.4.3 Stabilité de la structure ………………………………………………………….. 07 I.4.4 Importance technologique des pérovskites ……………………………………… 08 I.4.5 L’électronique de spin …………………………………………………………. 08 Références ……………………………………………………………… ……… 10 CChhaappiittrree IIII :: TThhééoorriiee ddee llaa ffoonnccttiioonnnneellllee ddee llaa ddeennssiittéé II. Théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ………………………………... 12 II.1 Introduction ……………………………………………………………………. 12 II.2 Les bases de la théorie ………………………………………………………….. Le problème à N corps…………………………………………………………… 13 II.3 14 II.4 L’approximation de Born-Oppenheimer ………………………………………… Approximation de Hartee…………………………………………………………. Approximation de Hartee-Fock…………………………………………………… 15 II.5 16 II.6 17 II.7 La théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT)………………………………… Origine de la DFT ………......................................................................................... Cadre de la DFT …........................................................................................... La densité électronique …………………………………………………………... 19 II.7.1 19 II.7.2 20 II.7.3 21 II.7.4 Théorèmes de Hohenberg et Kohn …………………………………………….. 22 II.7.5 Les équations de Kohn et Sham ……………………………………………….. 24 II.7.6 Différents types de fonctionnelles ……………………………………………… 26 II.7.6.1 Approximation de la densité locale (LDA) ……………………………………… 27 II.7.6.2 Approximation de gradient généralisé (GGA)……… ………………………….. 28 II.8 Résolution des équations de Kohn et Sham …….…………………………….…. 28 II.8.1 Le cycle auto-cohérant …………………………………………………… ……… Références ……………………………………………………………… ……… 29 30 CChhaappiittrree IIIIII :: La méthode des ondes planes linéairement augmentées à potentiel complet III.1 Introduction ………………………………………………………………………. 33 III.2 La méthode des ondes planes augmentées (APW)………………………………… 34 Table de matières III.3 Principe de la méthode LAPW ………………………… .. ……………………… 36 III.4 La méthode LAPW avec les orbitales locales (LAPW+L0)……………………… 37 III.5 Le concept de la méthode FP-LAPW ………………………………………….. 38 III.6 Le code Wien2K ………………………………………………………………… 38 Références ……………………………………………………………… ……… 41 CChhaappiittrree IIVV :: Etude des propriétés structurales, électroniques et thermoélectriques IV.1 Méthode de calcul …………….. ………………………….................................... 43 IV.2 Propriétés structurales …………………………………………............................. 45 IV.3 Les propriétés électroniques...…………………………………………………….. 49 IV.3.1 Introduction ……………………………………………………………………… 49 IV.3.2 La structure de bande et la densité d’états (DOS)………………………………… 49 IV.4 les propriétés thermoélectriques …………………………………………... 52 IV.4.1 Introduction ………………………………………………………………………. 52 IV.4.2 L’effet Seebeck …………………………………………………………………… 53 IV.4.3 Le facteur de mérite ……………………………………………………… ……… 54 IV.4.4 La conductivité thermique ………….………………………................................... 54 IV.4.5 Résultats et discussion …………………………………………………………….. 56 Références …………………………………………………………….. 61 Conclusion générale ………………………………………………….……… 63 |
Exemplaires
| Code-barres | Cote | Support | Localisation | Section | Disponibilité |
|---|---|---|---|---|---|
| aucun exemplaire |
Documents numériques (1)
BUC-M 008485 Adobe Acrobat PDF |
