Etude des propriétés Structurales, Optoélectroniques, Magnétiques, élastiques et Thermodynamiques des Matériaux double pérovskites à base d’oxygène AA’BB’O6

Abstract

Cette thèse de doctorat présente une étude théorique approfondie par calculs de premiers principes (théorie de la fonctionnelle de la densité DFT) des propriétés structurales, électroniques, magnétiques, optiques, thermoélectriques et thermodynamiques des pérovskites doubles Sr2CrWO6, Sr2FeWO6 et Sr2CoWO6, motivée par leur potentiel en spintronique, optoélectronique et thermoélectricité. Les calculs ont été réalisés via la méthode FP-LAPW implémentée dans WIEN2k, utilisant GGA, GGA + U pour les corrélations des orbitales 3d, et mBJ-GGA + U pour les gaps. Optimisation de U : 3 eV pour Fe, 5 eV pour Co. Les composés adoptent une structure cubique stable (𝐹𝑚3̅𝑚), avec phase FM la plus stable. Stabilité mécanique validée par constantes élastiques positives (critères Born), dynamique par absence de modes phononiques imaginaires. Les propriétés électroniques révèlent un comportement demi-métallique ferromagnétique (canal spin métallique et semiconducteur), gaps indirects élargis par corrections, densités d'états dominées par orbitales d des métaux de transition, moments magnétiques totaux de 2 μB (Sr2CrWO6), 4 μB (Sr2FeWO6), 3 μB (Sr2CoWO6), polarisation de spin 100 % sur atomes de transition. Les propriétés optiques montrent une absorption élevée en UV-visible et réflectivité importante autour de 25 eV, pour applications en optique UV et matériaux de protection. Les propriétés thermoélectriques incluent un ZT proche de 1 sur 1000 K (pic à 300 K pour Sr2FeWO6), avec Seebeck élevé et conductivité thermique modérée, favorisant conversion de chaleur résiduelle. Les propriétés thermodynamiques indiquent robustesse sous pression/température, température de Debye élevée, capacité calorifique suivant Dulong-Petit à hautes T. Ces propriétés multifonctionnelles positionnent les matériaux pour dispositifs spintroniques (mémoires, capteurs), convertisseurs thermoélectriques (générateurs renouvelables) et optoélectroniques (photovoltaïque, LED). Étude base pour validation expérimentale, synthèse, dopage optimisant performances