Contribution à l’étude des propriétés physiques de l’alliageCuCl1- xBrx (0≤ x ≤ 1) par la méthode FP - LMTO

Abstract

الملخص (بالعربية) :

هذا العمل هو مساهمة لدراسة الجوانب الهيكلية (الخصائص البنيوية)، المرنة، الإلكترونية، الحرارية، الترموديناميكية والضوئية ( البصرية) للمواد المركبة من العناصر الكيميائية للعمود الأوّل I والسابع IIV (هالوجينيات النحاس) والخليط الثلاثي المستمد من هذه المركبات الثنائية. لقد تمت هذه الدراسة بإستعمال طريقة méthode Orbitale muffin-tin linéarisé مع الكمون الكلي FP-LMTO التي ترتكز على نظرية الكثافة الداليةDFT التي تنفذ في كود Mstudio Mind lab. ولتحديد كمون التبادل –الإرتباط إستعملنا تقريب التدرج المعمم GGA. في بداية الأمر قمنا بتعيين الحالة القاعدية (الأساسية) والبنيوية لشبيكة بلورات هالوجينيات النحاس الأحادي للثنائيتين CuCl، CuBr بعد حساب ضغط الانتقال وتبين أنّ المرحلة أكثر إستقرارا هو الطور أو التركيبة Zinc-Blende ، ثم لجأنا إلى حساب الخواص المرنة لهذه الثنائيات في مرحلتها المستقرة B3، وحسب القياسات التي توصلنا إليها لكل من وسيط الشبكة معامل إنضغاط ومشتقه الأول وثوابت المرونة أنها تتفق إلى حد كبير مع النتائج التجريبية والنظرية، ومن أهم النتائج التي توصلنا إليها هو الدور الهام للمدار d لذرة النحاس Cu وغياب دور المدار p لذرتي الكلور Cl والبروم Br، في نهج التدرج المعمم GGA درسنا الخصائص الإلكترونية (بنيات عصابات الطاقة، كثافة الشحنة الإلكترونية والكتلة الفعلية) للمركبات الأمّ. الدراسة المفصلة للكثافة الكلية والجزئية تبين أن هذه الثنائية الأم هي أشباه موصلات ذات نطاق مباشر Γ-Γ تحمل طابع مختلط من الروابط الأيونية والتساهمية، أمّا معاملات المرونة التي تنبأ بها نموذج Mehl أنّ هذه المركبات أكثر إستقرارا في الطور B3 وقيمها المحسوبة أرق إلى التجربة. أمّا دراستنا الفيزيائية للسبائك الثالثية CuCl1-xBrx لمختلف التراكيز x استخدمنا لأول مرة تقنية Zünger لتحديد مؤشر الإنحراف (bowing) إذ المساهمة الكيميائية هي المسؤولة وأكثر أهمية من التأثيرات الهيكلية والضغط الحجمي نظرا إلى وجود إختلاف طفيف في درجة التاين ionicity بين المركبين الرئيسين، أما العوامل البصرية (ثابت العزل الكهربائي، قرينة الانتصار، الامتصاص...) تم معالجتها باستعمال برنامج Mstudio Mindlab، وفي نهاية المطاف قمنا بتعيين الخواص الحرارية وتمّ حسابها بواسطة نموذج دوباي Debye))، إذ يوفر هذا النموذج كم من النتائج في الأساس صحيحة ومعقولة وفي إتفاق جيد مع التجربة وتبين أنّ معامل التمدد الحراري (α)يزداد مع زيادة درجة الحرارة وأنّ درجة حرارة دوباي θD تتناقص خطيا مع ارتفاع درجة الحرارة T بالنسبة لدرجة حرارة T معينة درجة الحرارة θD تزداد بزيادة الضغط p، في الختام تم حصول تأثير كلّ من درجة الحرارة والضغط على السعة الحرارية والمحتوى الحراري ودرجة حرارة دوباي بنجاح

----------------------------------------------

Résumé (Français et/ou Anglais) : This work is a contribution to the study of structural, elastic, electronics, optics and thermodynamics, materials of the I-VII (copper halides) and the ternary alloy derived from these compounds, this summer to study by the muffin-tin orbital method linearized with a total potential (FP-LMTO) as part of the functional theory of DFT density, implemented in the code Mstudio Mindlab, and to determine the potential for exchange and correlation is used the approximations of the generalized gradient (GGA). In this work, we have 1first ground state, the structural properties of CuX (CuCl, CuBr) after calculating the transition pressure we note that the most stable phase and the zinc-blende phase (B3) and vien computing elastic properties of binary compounds in their phase (B3). the lattice parameter, the elastic modulus and its derivative were calculated and compared, are in good agreement with experimental and other theoretical results. The elastic constants are close to the experimental data . One of the most important aspects of our calculations is that brings out the important role played by the state (d) of the transition metal (Cu) which states p boron atom are absent. In the GGA approach, we studied the electronic properties (band structure, charge density and effective mass) of the parent compounds. The detailed study of the state total and partial density allowed us to determine the type of hybridization of the orbital and clarify the participation of each band in the link that give the good nature of the energy gap. The compounds exhibit a mixed character of ionic and covalent bonding and the semiconductor behavior to direct band gap Γ-Γ. The elastic coefficients predicted by the model Mehl show that our materials are stable in this phase of zinc-blende structure and values are closest to the experiment. Our study has established stability and physical properties of the CuCl1-x Brx alloy was used for the first time Züger technique to study the origin of the optical bowing. The chemical contribution (Charge) is more important than the structural effects and volumetric strain due to the small difference in ionicity Between the two parent compounds. The optical parameters are processed by code Mstudio Mindlab. Quasi-harmonic Debye model, wherein the crystal vibrations are Treated as a continuum isotope obtained from derivative energy total electron relative to the volume. This model provides results fundamentally correct and reasonable and in good agreement with experiment, we show that the coefficient of thermal expansion (α) increases with increasing temperature. θD It is noted that decreases linearly with increasing temperature. For a fixed temperature, the Debye temperature increases with increasing pressure. In conclusion, the dependencies of volume compressibility modulus, heat capacities and temperature on the Debye temperature and pressure were successfully obtained.