Etude ab-initio des propriétés physiques des nouveaux matériaux de sulfures de terres rares et d’alcalins ABS2

Abstract

Les Sulfures de terres rares et d’alcalins ABS2 ont fait l'objet de beaucoup d'attention ces dernières années. En raison de leur large bande interdite, ils deviennent des candidats pour de nombreuses applications, l'électronique portable, les diodes électroluminescentes (LED), cellules solaires et l'électronique transparente. Dans cette thèse, un calcul de premiers principes basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont été utilisés pour étudier les propriétés structurales, élastiques, électroniques, optiques et thermodynamiques de KScS2, KYS2, KLaS2, KLuS2, RbLuS2 et RbScS2. Nous avons trouvé que GGA-PBE donne de meilleurs résultats que la LDA pour les propriétés structurales. Concernant la bande interdite, la fonctionnelle B3LYP donne un excellent accord par rapport à l’expérience. Pour cela, elle a été choisie pour calculer les propriétés optiques. Les propriétés optiques montrent que ces composés sont transparents dans les deux régions IR et visibles. Cependant, les propriétés thermodynamiques calculées révèlent que les matériaux considérés sont moins affectés par les températures inférieures à 100 K. D'autre part, nous avons appliqué la nouvelle fonctionnelle la plus développée SCAN avec la fonctionnelle hybrides HSE06, nous avons étudié CsScS2, CsYS2 et APmS2 (A = Li, Na, K, Rb, Cs) comme candidats potentiels pour les matériaux transparents de type p (TCMs). Ces composés n'ont pas encore été synthétisés. Nos résultats de l'énergie de formation et de la dispersion des phonons confirment que ces matériaux sont thermodynamiquement stables et qu'il est possible de les synthétiser expérimentalement dans la phase α-NaFeO2. Tous les matériaux considérés ont une bande interdite ultra-large et ils sont transparents dans toutes les régions IR et visibles. Les masses effectives des trous calculés sont compétitives dans l'industrie standard TCM de type n.