Étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, optiques et thermodynamiques de quelques matériaux ternaires

Abstract

Résumé : Notre travail consiste à étudier l’effet de la pression hydrostatique sur les propriétés structurales, élastiques, électroniques optiques et thermodynamiques des composés ternaires à base d'azote : Ca4XN4 avec X≡ Ti, Si et Ge. L’étude est basée sur le calcul premier principe (ab-initio) avec l’utilisation de la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) sous la méthode du pseudopotentiel, en utilisant le code CASTEP. Les propriétés thermodynamiques ont été explorées avec le programme GIBBS qu’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye. Les paramètres des mailles calculés sont en bon accord avec les mesures expérimentaux. L’étude, de la structure électronique a été effectuée à travers le calcul des spectres de structure de bandes électroniques et les diagrammes de densité d’états électroniques totale et partielle (TDOS et PDOS). Nos calculs de la structure de bandes électroniques suggèrent que ces composés sont des isolants. De même, les constantes élastiques (Cij) ont été calculées et les modules d'élasticité polycristallin (B et G) ont été estimés en fonction des approximations de Voigt, Reuss et Hill. La variation des différents paramètres optiques tels que: la fonction diélectrique, l’absorption optique, l’indice de réfraction, le coefficient d’extinction, la fonction de perte optique et la réflectivité à 0GPa et sous l'effet de la pression, pour nos composés, a été étudiée. Afin d’explorer le comportement thermodynamique des composés Ca4XN4 sous pression et température, nous avons calculé la variation avec la température pour différentes pressions du volume de réseau, le module de compressibilité, le coefficient d’expansion thermique, la capacité calorifique à pression constante Cp et à volume constant CV, et ainsi que la température de Debye.