Etude des Propriétés Electroniques, Optiques et Thermoélectriques des Semi-conducteurs : Cas du TiO2 Codopés (Sm, C) et Demi-Heuslers TiNiSn et TiPtSn

Abstract

Dans cette étude, nous avons utilisé la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec les approximations du gradient généralisé (GGA) et du potentiel de Becke et Johnson modifié (TB-mBJ) pour analyser les propriétés de TiO2, TiNiSn et TiPtSn. Nous avons constaté que l'approximation TB-mBJ améliore la bande interdite et les propriétés électroniques de TiO2 dopé au Sm et co-dopé, se rapprochant des valeurs expérimentales. De plus, ces composés dopés se sont révélés magnétiques et stables dans l'état ferromagnétique. L'incorporation d'impuretés a réduit les bandes interdites, amélioré les spectres d'absorption dans la lumière visible et la conductivité optique, faisant du TiO2 co-dopé (Sm, C) un candidat prometteur pour les applications photovoltaïques avec une bande interdite de 1,61 eV. Concernant les alliages demi-Heusler TiNiSn et TiPtSn, diverses fonctionnelles (GGA, GGA+U et mBJ) ont été employées, montrant que ces matériaux sont stables avec des bandes interdites pseudo-directes de 0,84 eV et 0,113 eV respectivement. Ils ont également présenté un potentiel élevé pour les applications thermoélectriques, avec des facteurs de mérite zT de 0,73 à 750 K pour TiNiSn et 0,66 pour TiPtSn. En somme, ces résultats suggèrent que ces alliages demi-Heusler sont prometteurs pour les applications optoélectroniques et thermoélectriques.