Etude ab-initio des propriétés structurales élastiques et électroniques des composés XF2 (X=Ca, Ba) sous pression hydrostatique

Abstract

Le sujet de ce mémoire est d’étudier l’effet de la pression hydrostatique sur les propriétés structurales, élastiques et électroniques des systèmes à base de fluor : BaF2 et CaF2 en utilisant la théorie de la DFT. La méthode de calcul utilisée est celle du Pseudo-potentiel et Ondes Planes (PPW) implémentée dans le logiciel de calcul CASTEP, sous l’approximation GGA et LDA. Nos résultats montrent que sous l’effet de la pression, les structures cristallines des deux systèmes passent de la phase cubique (fluorite) à la phase orthorhombique (cotunnite). Pour les composés ,les paramètres structurels et les constantes élastiques à l’équilibre sont en bonne concordance avec les données théoriques et expérimentales disponibles. Les constantes élastiques (Cij) dans chaque phase présentent en général un comportement croissant et linéaire en fonction de la pression et vérifient bien les critères de stabilité mécanique. Les deux composés sont des isolants électriques à gap indirect X→ Γ pour le CaF2 et ∆(top) → Γ pour le BaF2 dans la phase cubique et direct Γ → Γ dans la phase orthorhombique. L’évolution des différents gaps d’énergie en fonction de pression est croissante dans les deux phases pour les approximations utilisées. Les spectres de densité d’états totales montrent que la bande de valence supérieure (UVB) est constituée par les orbitales‘2p’ des atomes du Fluor tandis que la bande de conduction (CB) est formée en majorité par les orbitales ‘3p’ des atomes Ca pour le CaF2 et les orbitales ‘6s’ des atomes pour le BaF2.