Etude des propriétés Physique des matériaux de métaux de transition de la famille ABX4

Abstract

Dans cette thèse, la transition de phase sous l’effet de pression, les propriétés électroniques, mécaniques, optiques et thermiques des composés orthovanadates YVO4 et ScVO4 purs et avec des défauts cristallins interstitiels dopés par un atome d’oxygène, ont été étudiées. Les études ont été réalisées en implémentant, dans le code Wien2k, la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW), basée sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) avec les deux approximations du gradient généralisé ; le potentiel de Perdew-Burke- Ernzerhof (GGA-PBE) et le Potentiel de Becke et Johnson modifié (TB-mBJ). A travers les résultats obtenus il a été montré que la valeur de la pression de transition de la phase zircon à la phase scheelite des deux composés YVO4 et ScVO4 est dans l’intervalle des pressions rapporté dans la littérature. Le calcul de la structure de bandes et de la densité de charge partielle et totale montre que les gaps obtenus par TB-mBJ sont plus proche à l’expérimental que ceux obtenus par GGA-PBE. L’apparition d’un shift rigide, vers les plus basses fréquences, de l’absorption, de l’indice de réfraction, de la réflectivité, de l’énergie de perte et la constante diélectrique a été trouvée via l’étude des propriétés optiques. Il a été aussi montré que ces deux composés scintillateurs possèdent une biréfringence notable. Pour ce qui est des propriétés mécaniques, il a été trouvé que les deux matériaux ont une nature rigide, et une anisotropie élastique égale à 10.083 et 13.686 pour YVO4 et ScVO4, respectivement. Dans l’étude des propriétés thermiques, on a appliqué le modèle quasi-harmonique de Debye pour déterminer la nature de la variation de la capacité calorifique, la capacité thermique, la dilatation thermique, température de Debye et les modules de compressibilités Bs (adiabatique) et BT (isotherme) en fonction de différentes températures et pour différentes pressions de la phase zircon et la phase scheelite. L’étude comparative des propriétés électroniques et optiques des composants YVO4 et ScVO4 et celles des composés orthovanadates avec des défauts ponctuels cristallins interstitiels « l’ajout d’un atome d’oxygène » YVO4+x et ScVO4+x a montré l’apparition de nouveaux états autour du niveau de Fermi qui sont dus essentiellement aux niveaux p de l’oxygène Oi et l’apparition d’un Redshift. --------------------------------------------