Étude des propriétés physiques des pérovskites-oxydes BaTiO3, Sr2TiO4 et Sr2RuO4 à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité

Abstract

Dans ce travail nous avons étudié les propriétés structurales, optoélectroniques, thermoélectriques, élastiques et thermodynamiques des trois pérovskites BaTiO3, Sr2TiO4 et Sr2RuO4. Nous élaborâmes cette étude théorique en utilisant la méthode FP–LAPW dans le cadre de la DFT implémentée dans le code WIEN2k. Le potentiel d’échange et de corrélation a été traité tout au long de ce travail par différentes approximations, à savoir : Approximation du gradient généralisé, Approximation de la densité locale, Approximation du potentiel de Becke et Johnson modifié et la fonction hybride. En outre, nous avons évalué, à l’aide du programme Gibbs qu’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye, les propriétés thermiques à différentes pressions et températures. Pour les propriétés électroniques, les deux composés BaTiO3 et Sr2TiO4 possèdent un caractère semi-conducteur, tandis que Sr2RuO4 décrit un comportement métallique. Nos résultats indiquent que les propriétés physiques sont fortement alertées par l’effet de la substitution et par la déformation uniaxiale, et également démontrent que toutes les structures dopées présentent une grande stabilité thermodynamique. Elles sont significativement absorbantes et productives avec uneabsorption optique importante dans la lumières visible. Nous avons calculé les propriétés de en fonction de la température à l’aide de la théorie des transports de Boltzmann implémentée dans le code BoltzTraP. Il apparaît que les conductivités électriques sont considérablement améliorées avec l'augmentation de la concentration des chalcogènes dans le composé BaTiO3 et les mobilités des porteurs de charges ont présenté un comportement inversement proportionnel aux masses effectives dans le composé quaternaire Sr2RuO4-xFx. Pour mieux connaître le comportement mécanique de certains composés étudiés, nous avons simulé d’abord les constants élastiques Cij de Sr2RuO4 et Sr2RuO4-xFx en exploitant le programme Elastique. Les valeurs numériques obtenues pour les Cij ont été ensuite employées pour quantifier l’anisotropie élastique des systèmes étudiés, et prouver la stabilité mécanique. Finalement, pour déterminer le comportement thermique de ces composés sous pression et température, nous avons calculé l’énergie libre de Gibbs, la capacité calorifique CV et CP, la température de Debye, etc.