First-principles study of the electronic, magnetic, optical, and thermoelectric properties of Sn1-2xMnxAxO2 (A=Mo/Tc), Double Perovskites, and Zn1-xTMxO Nanosheets: Promising half-metallic materials for energy conversion

Abstract

Cette thèse présente une étude modélisatrice de l’effet du dopage par des impuretés magnétiques simples et doubles sur les propriétés électroniques, magnéto-optiques, et thermoélectriques des matériaux: Sn1−2xMnxAxO2, doubles pérovskites, et Zn1−xTMxO nanofeuilles. Nous avons utilisé une méthode construite au sein de la théorie de la fonc- tionnelle densité (DFT) dite, FP-LAPW. En effet, nos travaux de recherche s’articulent autour des alliages demi-métalliques ayant des applications dans le domaine spintron- ique ainsi que dans le domaine des énergies renouvelables, et particulièrement du type photovoltaïque et thermoélectrique. Plusieurs approches ont été utilisées pour définir le potentiel d’échange et de corrélation, notamment GGA, GGA+U, TB-mBJ, YS-PBE0 et GGA+SOC. L’une des principales propriétés de nos résultats, que ce soit dans le bulk ou dans la nanofeuille, est la « demi-métallicité », où les électrons de conduction sont polar- isés à 100% en spin en raison d’un écart étroit au niveau de Fermi. Selon nos résultats, les composés demi-métalliques sont capables d’absorber le maximum de lumière visible. En outre, les propriétés de transport en fonction de la température et du potentiel chimique garantissent une excellente conductivité électrique, une faible conductivité thermique et une meilleure figure de mérite (ZT), ce qui conduit à des performances thermoélectriques plus élevées. Cela nous pousse à prédire que ces alliages ont tout le pouvoir d’effectuer la conversion photovoltaïque à haute efficacité dans les cellules solaires.