Etude des propriétés structurales élastiques et thermodynamiques des halogénures à base de cuivre

Abstract

Dans ce modeste travail, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques et thermodynamiques de quelques semiconducteurs à base de cuivre CuX (X=Cl, Br, et I) dans les phases cubiques zincblende et rock-salt. Ces matériaux possèdent un grand gap d’énergie, et ils sont particulièrement intéressants pour leurs applications technologiques. Pour réaliser ce travail, nous avons utilisé un calcul ab-initio basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et la théorie de la perturbation de la fonctionnelle de la densité (DFPT) combinées avec la méthode de pseudopotentiel. Les pseudopotentiels utilisés ici sont ce proposé par Trouiller Martins pour le CuCl et le CuBr dans la phase zincblende, et ce proposé par Vanderbilt pour le CuCl et le CuBr dans la phase rock-salt, et le CuI dans les phases zincblende et rock-salt. Les équations de Kohn-Sham sont résolues d’une manière auto-cohérente, en utilisant une base d’ondes planes implantées dans les deux codes ABINIT et CASTEP. Pour le traitement d’échange et de corrélation (exchange-correlation), nous avons utilisé l’approximation de la densité locale (LDA) dont la forme proposée par Teter et Pade pour le CuCl, et celle proposée par Perdew et Wang pour le CuBr dans la phase zincblende. L’approximation du gradient généralisé paramétrée par Perdew, Berke et Erenzehof (PBEsol) est utilisée pour le CuCl et le CuBr dans la phase rock-salt et le CuI dans les phases zincblende et rock-salt. Les intégrations dans le réseau réciproque ont été faites en utilisant la méthode de génération des points k de Monkhorst et Pack. Les propriétés structurales, les matrices des constantes élastiques, le module de rigidité et sa dérivée première, le module de cisaillement, le facteur d’anisotropie sont calculés à une pression nulle et également sous l’effet de la pression hydrostatique. La dépendance du volume de la maille en fonction de la pression, les pressions de la transition de la phase zincblende à la phase NaCl sont ainsi obtenues. Nous avons déterminés les vitesses de propagation des ondes élastiques. Ces dernières sont ensuite utilisées pour la prédiction de la température de Debye. La majorité des résultats déterminés dans ce travail à une pression nulle sont en général en accord avec les données expérimentales et les autres valeurs théoriques. Plusieurs propriétés thermodynamiques de ces composés sont aussi étudiées et analysées. La plupart des résultats obtenus sont des résultats originaux et servent de prédiction. En outre, de nombreux progrès restent à faire dans l’étude d’autres propriétés, dont les futures applications technologiques pourront confirmer l’avenir de ces matériaux.