Etude des propriétés structurales, élastiques et électroniques des composés antiperovskites de type XNCa3.

dc.contributor.authorHADDADI , Khelifa
dc.contributor.authorLOUAIL , L. Encadrant
dc.date.accessioned2026-09-27T09:21:43Z
dc.date.issued2013
dc.description.abstractThis manuscript presents a theoretical study, within the density functional theory framework (DFT) and the pseudopotentials with planes waves approach, of the structural, elastic, electronic and thermodynamic properties for the antipérovskites compounds XIVNCa3 with XIV ≡ Ge, Sn et Pb et XVNCa3 with XV ≡ P, As, Sb et Bi. The structural, elastic and electronic properties have been calculated within the two approximations for exchange correlation energy: local density approximation of Ceperley and Alder parameterized by Perdew and Zunger (LDA-PZ) and the generalized gradient approximation of Perdew-Burke Ernzerhof (GGA-PBE), by using the CASTEP package. The thermodynamic properties have been investigated by using the GIBBS program which is based on the quasi-harmonic model of Debye. The equilibrium geometries of the studied materials have been optimized at 0 K for different pressure values between 0 and 40 GPa by using the CASTEP package. The study of the electronic structure and the chemical bonding properties of the considered compounds, under pressure effect, have been performed through the calculation of the band structure, total and partial electronic density of states diagrams (TDOS and PDOS) and the valence electronic charge distribution maps. For a good description of the mechanical behavior of the studied compounds, we have first calculated theirs single-elastic constants Cij. The obtained numerical values of Cij have been then used to estimate the elastic anisotropy, verify the mechanical stability of the antipérovskite structure, and also to calculate the sound waves velocities in the principles directions. Based on the Voigt-Reuss-Hill method values, we have investigated the elastic properties of the considered material in polycristallin state by using the calculated anisotropic elastic constants Cij : the isotropic elastic moduli including bulk modulus B, shear modulus G, Young modulus E and Poisson’s ratio ƞ have been calculated. The elastic properties have been completed by calculating the isotropic acoustic waves velocities and Debye temperature. In order to investigate the thermodynamic properties of XIVNCa3 and XVNCa3 antiperovskites under pressure and temperature effect, we have calculated the variation of the lattice parameters, bulk modulus and thermal expansion coefficient, heat capacity at constant volume CV, heat capacity at constant pressure CP and Debye temperature as function of temperature for different pressure values.
dc.description.sponsorshipCe manuscrit présente une étude modélisatrice, au sein du formalisme de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et l’approche des pseudopotentiels (PPs) avec les ondes planes (PWs), des propriétés structurales, élastiques, électroniques et thermodynamiques des composés antipérovskites : XIVNCa3 avec XIV ≡ Ge, Sn et Pb et XVNCa3 avec XV ≡ P, As, Sb et Bi. Les propriétés structurales, élastiques et électroniques ont été calculées avec les deux approximations pour l’énergie d’échange-corrélation : l’approximation de la densité locale de Ceperley et Alder paramétrisée par Perdew et Zunger (LDA-PZ) et l’approximation du gradient généralisé de Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE), en utilisant le code CASTEP. Les propriétés thermodynamiques ont été explorées avec le programme GIBBS qu’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye. Les géométries d’équilibres des systèmes étudiés ont été optimisées à T = 0 K pour des pressions entre 0 et 40 GPa via CASTEP. L’étude, sous l’effet de la pression, de la structure électronique et les propriétés de liaison chimique des composés sujets de ce manuscrit a été effectuée à travers le calcul des spectres de structure de bandes électroniques, les diagrammes de densité d’états électroniques totale et partielle (TDOS et PDOS) et les cartes de distribution de charges électroniques de valence. Pour une bonne description du comportement mécanique des matériaux considérés sous l’effet de la pression, nous avons calculé d’abord leurs constantes élastiques en état monocristallin, i.e., les constantes élastiques anisotropes Cij. Les valeurs numériques obtenues pour les Cij ont été ensuite employées pour quantifier l’anisotropie élastique des systèmes étudiés, vérifier leurs stabilités mécaniques dans la structure antipérovskite et ainsi pour déterminer les vitesses d’ondes acoustiques suivant les directions principales. En utilisant toujours les valeurs des Cij et basant sur les approximations de Voigt-Reuss-Hill, nous avons exploré les propriétés élastiques des composés étudiés en état polycristallin : les modules d’élasticité isotropes (module de compressibilité B, module de cisaillement G, module de Young E et rapport de poisson ƞ). L’étude des propriétés élastiques a été complétée par le calcul des vitesses d’ondes acoustiques isotropes et la température de Debye. Afin d’explorer le comportement thermodynamique des antipérovskites XIVNCa3 et XVNCa3 sous pression et température, nous avons calculé la variation avec la température pour différentes pressions des paramètres de réseau, le module de compressibilité, le coefficient d’expansion thermique, la capacité calorifique à pression constante Cp et à volume constant CV, et ainsi que la température de Debye.
dc.identifier.urihttps://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/2914
dc.language.isofr
dc.publisherUniversité Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences
dc.titleEtude des propriétés structurales, élastiques et électroniques des composés antiperovskites de type XNCa3.
dc.typeThesis

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