Etude du premier principe des propriétés mécaniques et physico-chimiques des matériaux Heusler

Abstract

Dans cette thèse, nous avons effectué un calcul théorique en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées avec potentiel total (FP-LAPW) basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) qui est implémentée dans le code WIEN2k, pour déterminer les propriétés structurales, élastiques, électroniques, thermodynamiques et thermoélectriques des composés de demi-Heusler RhTaZ (Z=Si, Ge et Sn). Le potentiel d'échange et de corrélation est traité par différentes approximations : GGA-PBE et TB-mBJ et en ajoutant la correction de Hubbard U (GGA-PBE+U et TB-mBJ+U). Nous avons constaté que les composés étudiés sont structuralement stables dans le type α et peuvent être synthétisés expérimentalement du fait que les énergies de formation et de cohésion sont négatives. Les propriétés électroniques révèlent que les alliages RhTaZ (Z = Si, Ge et Sn) présentent un comportement semi-conducteur avec un gap indirect suivant la règle de Slater-Pauling. Les propriétés élastiques calculées et les courbes de dispersion des phonons confirment que nos composés sont mécaniquement et dynamiquement stables. Les propriétés thermodynamiques de ces alliages de demi-Heusler ont été étudiées à l'aide du modèle quasi-harmonique de Debye. Les résultats montrent que ces composés sont adaptés à des applications à des hautes pressions et températures. Pour l'étude des propriétés thermoélectriques, la théorie semi-classique de Boltzmann, telle qu'implémentée dans le code BoltzTraP, a été utilisée. Les valeurs élevées obtenues de facteur de mérite pour les composés RhTaZ (Z = Si, Ge et Sn) suggèrent qu'ils sont des candidats prometteurs pour les applications thermoélectriques à haute températures