Étude théorique des solutions solides de quelques métalloïdes, métaux de transition et terres rares

Abstract

Cette thèse porte sur une étude théorique ab-initio qui a été effectuée avec les approches de supercellule et VCA et la méthode de pseudo-potentiels au sein du formalisme de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) en utilisant l’approximation du gradient généralisé de Perdew-Burke-Ernzerhof GGA-PBE et l’approximation GGA+U implémentées dans le code CASTEP. L’objectif de ce travail est d’apporter un éclaircissement sur l’effet du dopage aux métaux de transition et terres rares sur les différentes propriétés de deux classes de matériaux à savoir le diborure de Titane T iB2 et le nitrure d’Aluminium AlN dans la phase rocksalt. Ces deux matériaux diffèrent l’un de l’autre par leur nature et leur domaine d’application dans l’industrie. Le premier est un membre de la classe des matériaux céramiques dites céramiques ultrahautes températures (Ultra-High Temperature Ceramics ou UHTC). C’est un matériau très intéressants qui possède une excellente combinaison de propriétés, notamment un point de fusion élevé, une dureté et une résistance à l’abrasion élevées. Le deuxième est un semi-conducteur à bande interdite ultra-large possédant des propriétés très prometteurs à savoir une conductivité thermique élevée, haute résistance aux radiations, une stabilité chimique élevée, résistivité électrique élevée, température de fusion élevée, et stabilité thermique élevée. Dans le cadre de comprendre cet effet de dopage, nous avons calculé et analysé divers propriétés à savoir les propriétés structurales, électroniques, optiques, mécaniques, thermodynamiques et élastiques. Un accent particulier a été mis sur le nitrure d’Aluminium où le dopage a induit des changements significative notamment au niveau des propriétés électroniques et optiques.