Caractérisation structurale et vibrationnelle du ZnO par approches expérimentales et calculs ab-initio
| dc.contributor.author | MENAA , Hanane | |
| dc.contributor.author | DAOUD , Khadidja Encadrante | |
| dc.date.accessioned | 2026-11-10T10:42:56Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | قمنا بدراسة الخصائص البنيوية والمرنة والإلكترونية لأكسيد الزنك (ZnO) في طور Wurtzite باستخدام حسابات المبادئ الأولى المبنية على نظرية الكثافة الوظيفية (DFT)، المنفَّذة عبر برنامج CASTEP بتقريب GGA-PBESOL، إلى جانب توصيف تجريبي بطيفَي FTIR وUV-Visible. ندرس ثوابت الشبكة( a) وc))، وثوابت المرونة) C₁₁، C₁₂، C₁₃، C₃₃، C₄₄ (C₆6)، والمعاملات الميكانيكية) (B، (G)، (E)، ومعامل بواسون (ν)، ودرجة حرارة ديباي (θD)، وبنية النطاق الإلكتروني وكثافة الحالات. تُظهر النتائج النظرية أن ثوابت الشبكة ((a = 3.2372 Å، c = 5.2237 Å) تتوافق توافقاً ممتازاً مع البيانات التجريبية المتاحة في الأدبيات العلمية. نجد أن ZnO شبه موصل ذو فجوة طاقة مباشرة عند نقطة Γ، بطابع مطيلي (B/G = 3.94 > 1.75) وثبات حراري جيد (θD = 387.84 K). وتجريبياً، يكشف طيف FTIRعن حزمة امتصاص عند 422 cm⁻¹ تُعزى لاهتزاز رابطة Zn-O مما يؤكد نقاء العينة، في حين يُعطي طيف UV-Visible فجوة طاقة ضوئية تبلغ 3.16 eV بطريقة Tauc، في اتفاق جيد مع القيم التجريبية المُبلَّغ عنها في الأدبيات. . | |
| dc.description.abstract | We have studied the structural, elastic, and electronic properties of zinc oxide (ZnO) in the wurtzite phase using first-principles calculations based on Density Functional Theory (DFT), implemented through the CASTEP code with the GGA-PBESOL approximation, combined with experimental characterization by FTIR and UV-Visible spectroscopy. We study the lattice parameters (a and c), elastic constants (C₁₁, C₁₂, C₁₃, C₃₃, C₄₄, C₆₆), mechanical moduli (B, G, E), Poisson's ratio (ν), Debye temperature (θD), band structure and density of states (DOS). The theoretical results show that the lattice parameters (a = 3.2372 Å, c = 5.2237 Å) are in excellent agreement with available experimental data from the literature. We find that ZnO is a direct-bandgap semiconductor at the Γ point, with ductile character (B/G = 3.94 > 1.75) and good thermal stability (θD = 387.84 K). Experimentally, FTIR spectroscopy reveals an absorption band at 422 cm⁻¹ attributed to Zn-O bond stretching, confirming the high purity of the sample, while UV-Visible spectroscopy yields an optical bandgap of 3.16 eV determined by the Tauc method, is in good agreement with experimental values reported in the literature | |
| dc.description.sponsorship | Nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques et électroniques de l'oxyde de zinc (ZnO) en phase wurtzite en utilisant des calculs de premiers principes basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), implémentés via le code CASTEP avec l'approximation GGA-PBESOL, ainsi qu'une caractérisation expérimentale par spectroscopie FTIR et UV-Visible. Nous étudions les paramètres de maille (a et c), les constantes élastiques (C₁₁, C₁₂, C₁₃, C₃₃, C₄₄, C₆₆), les modules mécaniques (B, G, E), le coefficient de Poisson (ν), la température de Debye (θD), la structure de bandes et la densité d'états (DOS). Les résultats théoriques montrent que les paramètres de maille (a = 3.2372 Å, c = 5.2237 Å) sont en excellent accord avec les données expérimentales disponibles dans la littérature. Nous trouvons que le ZnO est un semi-conducteur à gap direct au point Γ, de caractère ductile (B/G = 3.94 > 1.75) et thermiquement stable (θD = 387.84 K). Expérimentalement, la spectroscopie FTIR révèle une bande d'absorption à 422 cm⁻¹ attribuée à la vibration de la liaison Zn-O, confirmant la pureté de l'échantillon, tandis que la spectroscopie UV-Visible indique un gap optique de 3.16 eV déterminé par la méthode de Tauc, est en bon accord avec les valeurs expérimentales rapportées dans la littérature. | |
| dc.identifier.other | MAPH/0723 | |
| dc.identifier.uri | https://repository.univ-setif.dz/handle/123456789/4030 | |
| dc.language.iso | fr | |
| dc.publisher | Université Sétif 1 Ferhat Abbas. Faculté des Science | |
| dc.subject | Caractérisation structurale | |
| dc.title | Caractérisation structurale et vibrationnelle du ZnO par approches expérimentales et calculs ab-initio | |
| dc.type | Thesis |