| Type de document | Thèse |
| Langue | fre |
| Titre | Etude atomistique des propriétés magnétiques et électroniques des systèmes à trois et à deux dimensions : Cas du Ba(Fe,Nb)O3 [ressource textuelle, sauf manuscrits] |
| Auteur(s) | Cherair, Imène (Auteur) Kellou, Abdelhafid (Directeur de thèse) Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène (Editeur (scientifique)) |
| Adresse bib. | Alger : USTHB,2017 |
| Collation | 167 p. : ill. ; 30 cm + CD-Rom |
| Notes | Bibliogr. |
| Notes de thèse | Doctorat_LMD : Physique théorique : Faculté de Physique : Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène : 2017 |
| Theme | Physique |
| Mot (s) clé | Oxydes Taux de distorsion, Théorie du Pérovskite Fonctionnelle densité |
| Résumé | Cette thèse présente une étude atomistique des oxydes Ba(Fe,Nb)O3 de structure pérovskite, à trois et à deux dimensions, par modélisation du premier principe, dans le cadre de la Théorie de la Fonctionnelle de Densité (DFT). L’énergie d’échange-corrélation des électrons est décrite par l’approximation du gradient généralisé (GGA). L’approximation GGA plus la correction de Hubbard (GGA+U) a été aussi employée afin de traiter correctement les électrons localisés 3d-Fe. Les oxydes de structure pérovskite possèdent une grande variété de propriétés physiques à des échelles réduites, qu’ils sont potentiellement intéressants pour de nombreuses applications technologiques. Ces propriétés sont généralement complexes et dépendent fortement de la structure cristallographique et de la composition chimique. De plus, la possibilité de contrôler les propriétés de ces oxydes en fonction des paramètres externes les rend très particuliers et très sollicités dans le domaine ingénierie des matériaux. La compréhension en profondeur de la physique dans ces systèmes en volume, en surface et sous l’effet de contrainte épitaxiale est l’objectif majeur de cette étude. Les deux oxydes pérovskites BaFeO3 et BaNbO3 ont été optimisés dans un premier temps en volume, dans leur phase cubique. Nous nous sommes ensuite intéressés à étudier l’effet de la substitution du Fe par le Nb dans le BaFeO3 , vu que peu de travaux expérimentaux ont été consacrés à l’étude des composés BaFe1-x Nbx O3 , et aucun travail théorique n’est encore disponible pour prédire la modification des propriétés physiques du BaFeO3 en fonction de la concentration du Nb : (i) Nous révélons que le comportement électronique et magnétique du BaFeO3 change considérablement avec la composition Nb. Nos calculs montrent que le BaFe0.5 Nb0.5 O3 (x=0.5) est antiferromagnétique avec un caractère semi-conducteur, tandis que les autres composés sont métalliques (x=1 et 0.875) ou semi-métalliques (x=0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.625 et 0.75), ce qui ouvre la porte pour la manipulation des dispositifs magnétiques. (ii) L’étude des propriétés thermiques des BaFe1-x Nbx O3, en utilisant le modèle quasi harmonique de Debye nous a permis de mettre en évidence leur comportement en fonction de la température. Ces oxydes peuvent conséquemment être utilisables comme matériaux cathodiques pour des piles à combustible (SOFC) à des températures intermédiaires. Nous montrons dans une troisième partie, qu’il est possible d’induire des distorsions Jahn-Teller (JT) dans le BaFeO3 sous une contrainte de traction, et cela en l’absence des rotations octaédriques (OOR) et des respirations d’octaèdres. Par conséquent, ceci est considéré un cas très rare, observé dans les oxydes pérovskites cubiques et donc d’un intérêt fondamental et technologique potentiels. Dans la dernière partie de cette thèse, nous montrons par la modélisation des surfaces (001) du BaFeO3 que ses propriétés massives diffèrent fortement de celles observées en surface. Nous trouvons que la phase magnétique la plus stable pour la terminaison FeO2 est antiferromagnétique, alors que la terminaison BaO est ferromagnétique. |
Cherair, Imène
Etude atomistique des propriétés magnétiques et électroniques des systèmes à trois et à deux dimensions : Cas du Ba(Fe,Nb)O3 [ressource textuelle, sauf manuscrits] / Imène Cherair; Dir. Abdelhafid Kellou; Ed. Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène.-Alger : USTHB,2017.-167 p. : ill. ; 30 cm + CD-Rom.
- Bibliogr.
Doctorat_LMD : Physique théorique : Faculté de Physique : 2017
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Oxydes
Taux de distorsion, Théorie du
Pérovskite
Fonctionnelle densité
Cette thèse présente une étude atomistique des oxydes Ba(Fe,Nb)O3 de structure pérovskite,
à trois et à deux dimensions, par modélisation du premier principe, dans le cadre de la Théorie
de la Fonctionnelle de Densité (DFT). L’énergie d’échange-corrélation des électrons est décrite par l’approximation du gradient généralisé (GGA). L’approximation GGA plus la correction de Hubbard (GGA+U) a été aussi employée afin de traiter correctement les électrons localisés 3d-Fe.
Les oxydes de structure pérovskite possèdent une grande variété de propriétés physiques à des échelles réduites, qu’ils sont potentiellement intéressants pour de nombreuses applications technologiques. Ces propriétés sont généralement complexes et dépendent fortement de la structure cristallographique et de la composition chimique. De plus, la possibilité de contrôler les propriétés de ces oxydes en fonction des paramètres externes les rend très particuliers et très sollicités dans le domaine ingénierie des matériaux. La compréhension en profondeur de la physique dans ces systèmes en volume, en surface et sous l’effet de contrainte épitaxiale est l’objectif majeur de cette étude.
Les deux oxydes pérovskites BaFeO3 et BaNbO3 ont été optimisés dans un premier temps en volume, dans leur phase cubique. Nous nous sommes ensuite intéressés à étudier l’effet de la substitution du Fe par le Nb dans le BaFeO3 , vu que peu de travaux expérimentaux ont été consacrés à l’étude des composés BaFe1-x Nbx O3 , et aucun travail théorique n’est encore disponible pour prédire la modification des propriétés physiques du BaFeO3 en fonction de la concentration du Nb :
(i) Nous révélons que le comportement électronique et magnétique du BaFeO3 change considérablement avec la composition Nb. Nos calculs montrent que le BaFe0.5 Nb0.5 O3 (x=0.5) est antiferromagnétique avec un caractère semi-conducteur, tandis que les autres composés sont métalliques (x=1 et 0.875) ou semi-métalliques (x=0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.625 et 0.75), ce qui ouvre la porte pour la manipulation des dispositifs magnétiques.
(ii) L’étude des propriétés thermiques des BaFe1-x Nbx O3, en utilisant le modèle quasi harmonique de Debye nous a permis de mettre en évidence leur comportement en fonction de la température. Ces oxydes peuvent conséquemment être utilisables comme matériaux cathodiques pour des piles à combustible (SOFC) à des températures intermédiaires.
Nous montrons dans une troisième partie, qu’il est possible d’induire des distorsions Jahn-Teller (JT) dans le BaFeO3 sous une contrainte de traction, et cela en l’absence des rotations
octaédriques (OOR) et des respirations d’octaèdres. Par conséquent, ceci est considéré un cas très rare, observé dans les oxydes pérovskites cubiques et donc d’un intérêt fondamental et technologique potentiels.
Dans la dernière partie de cette thèse, nous montrons par la modélisation des surfaces (001) du BaFeO3 que ses propriétés massives diffèrent fortement de celles observées en surface. Nous trouvons que la phase magnétique la plus stable pour la terminaison FeO2 est antiferromagnétique, alors que la terminaison BaO est ferromagnétique.