Etude des propriétés structurales, électronique et thermoélectriques des matériaux bidimensionnels
| dc.contributor.author | Haouam Marwa | |
| dc.date.accessioned | 2025-06-15T10:12:55Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | ans cette thèse, nous avons mené une étude sur les propriétés structurales, électroniques, mécaniques et thermoélectriques des composés lamellaires CdSbS3 et CdSbSe3, qui sont deux nouveaux membres de la famille MAX3. Pour atteindre notre objectif, nous avons utilisé une approche de calcul ab initio basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), en tenant compte d’une correction empirique de van der Waals (vdW). Dans le présent travail, nous avons utilisé le Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP). Et la théorie du transport de Boltzmann semi-classique pour calculer les propriétés thermoélectriques. Dans un premier temps, les propriétés structurales, électroniques et mécaniques des composés ont été étudiées. Les résultats obtenus montrent que ces composés sont des semiconducteurs à bande interdite étroite. L’analyse de la structure électronique indique que le caractère du maximum de la bande de valence provient principalement des états p des atomes S et Se. De plus, ils présentent une stabilité mécanique, dynamique et thermodynamique. Les résultats montrent que leurs distances intercouches sont plus larges que celles de la plupart des composés dichalcogénures de métaux de transition. De plus, concernant les mobilitésmoyennes, elles sont raisonnablement élevées pour les électrons et les trous, mais une anisotropie considérable est observée. Dans les directions du plan, la mobilité des électrons est supérieure à celle de la mobilité hors plan (direction z) dans les deux composés. Dans un deuxième temps, ce travail s’intéresse aux propriétés thermoélectriques. Nous discutons en détail de l’effet de la température sur ces propriétés. Nous rapportons que la conductivité thermique du réseau κl, à température ambiante, est de 0.53 Wm-1K-1 pour CdSbS3 et de 0.13 Wm-1K-1 pour CdSbSe3. Cette dernière valeur est similaire à celle du ZnPSe3, qui s’est avérée inférieure à tous les autres matériaux 2D. Plus remarquable encore, le facteur de mérite thermoélectrique du CdSbS3 atteint 2.34 à 1400 K et 2.68 pour le CdSbSe3 à 850 K, ce qui constitue un record très élevé à cette température. De plus, leur facteur de mérite thermoélectrique dépasse l’unité au-dessus de la température ambiante. | |
| dc.description.abstract | In this thesis, we have conducted a study of the structural, electronic, mechanical, and thermoelectric properties of the layered compounds CdSbS3 and CdSbSe3, which are two new members of the MAX3 family. To achieve our objective, we used an ab initio calculation approach based on density functional theory (DFT), taking into account an empirical van der Waals (vdW) correction. In this work, we used the Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP). And the semi-classical Boltzmann transport theory to calculate the thermoelectric properties. In the first step, the structural, electronic, and mechanical properties of the compounds were studied. The results obtained show that these compounds are narrow bandgap semiconductors. The analysis of the electronic structure indicates that the character of the valence band maximum mainly comes from the p states of the S and Se atoms. In addition, they exhibit mechanical, dynamic, and thermodynamic stability. The results show that their interlayer distances are wider than those of most transition metal dichalcogenide compounds. Furthermore, regarding the average mobilities, they are reasonably high for electrons and holes, but a considerable anisotropy is observed. In the in-plane directions, the electron mobility is higher than the out-of-plane mobility (z direction) in both compounds. In a second step, this work focuses on the thermoelectric properties. We discuss in detail the effect of temperature on these properties. We report that the lattice thermal conductivity κl, at room temperature, is 0.53 Wm-1K-1 for CdSbS3 and 0.13 Wm-1K-1 for CdSbSe3. The latter value is similar to that of ZnPSe3, which has been found to be lower than all other 2D materials. More remarkably, the thermoelectric figure of merit of CdSbS3 reaches 2.34 at 1400 K and 2.68 for CdSbSe3 at 850 K, which is a very high record at this temperature. Moreover, their thermoelectric figure of merit exceeds unity above room temperature. | |
| dc.description.sponsorship | في هذه الأطروحة، أجرينا دراسة للخصائص البنيوية والإلكترونية والميكانيكية والكهر و حرارية للمركبات الطيفية CdSbS3وCdSbSe3، وهما عضويان جديدان من عائلة MAX3.لتحقيق هدفنا، استخدمنا نهجًا حسابيًا أولاً، قائمًا على نظرية الكثافة الوظيفية (DFT)، مع الأخذ بعين الاعتبار تصحيح فان دير فالس (vdW) التجريبي في هذا العمل. استخدمنا حزمة المحاكاة (VASP) ونظرية نقل بولتزمان شبه الكلاسيكية لحساب الخصائص الكهروحرارية. في البداية، تمت دراسة الخصائص البنيوية والإلكترونية والميكانيكية للمركبات. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن هذه المركبات عبارة عن أشباه موصلات ذات فجوة نطاقية ضيقة يشير تحليل البنية الإلكترونية إلى أن الطبيعة للحد الأقصى لفجوة التكافؤ تنشأ بشكل أساسي من حالات p لذرات S و.Se بالإضافة إلى ذلك، فهي تتميز باستقرار ميكانيكي وديناميكي وحراري ديناميكي. تظهر النتائج أن المسافات بين الطبقات أوسع من معظم مركبات ثنائية الكالكوجينيدات لمعادن الانتقال. بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بالانتقالات المتوصلة، فهي مرتفعة بشكل معقول للإلكترونات والثقوب. ولكن لوحظ وجود تباين كبير. في اتجاهات المستوى، تكون حركة الإلكترون أعلى من حركتها خارج المستوى (اتجاه z)في كلا المركبين. في المرحلة الثانية، يهتم هذا العمل بالخصائص الكهروحرارية. نناقش بالتفصيل تأثير درجة الحرارة على هذه الخصائص. نذكر أن الموصلية الحرارية للشبكة κl في درجة حرارة الغرفة، هي Wm-1K-1 0.53 لـ CdSbS3و Wm-1K-1 0.13 لـ CdSbSe3. هذه القيمة الأخيرة مشابهة لقيمة ZnPSe3، والتي ثبت أنها أقل من جميع المواد ثنائية الأبعاد الأخرى. والأكثر إثارة للدهشة، أن عامل الجدارة الحرارية الكهربائية لـ CdSbS3 يصل إلى 2.34 عند 1400 كلفن و 2.68 لـ CdSbSe3 عند 850 كلفن، مما يعد رقمًا قياسيًا مرتفعًا للغاية عند هذه درجة الحرارة. علاوة على ذلك، يتجاوز عامل الجدارة الحرارية الكهربائية الخاص بهما الوحدة فوق درجة حرارة الغرفة.. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.univ-soukahras.dz/handle/123456789/4877 | |
| dc.language.iso | fr | |
| dc.subject | CdSbS3 | |
| dc.subject | CdSbSe3 | |
| dc.subject | MAX3 | |
| dc.subject | DFT | |
| dc.subject | van der Waals | |
| dc.subject | electronic properties | |
| dc.subject | mechanical properties | |
| dc.subject | thermoelectric properties | |
| dc.subject | lattice thermal conductivity | |
| dc.subject | figure of merit. | |
| dc.subject | MAX3،CdSbS3،CdSbSe3، الخصائص الإلكترونية، الخصائص الميكانيكية، الخصائص الكهروحرارية، الموصلية الحرارية للشبكة، عامل الجدارة. | |
| dc.subject | propriétés électroniques | |
| dc.subject | propriétés mécaniques | |
| dc.subject | propriétés thermoélectriques | |
| dc.subject | conductivité thermique du réseau | |
| dc.subject | facteur de mérite. | |
| dc.title | Etude des propriétés structurales, électronique et thermoélectriques des matériaux bidimensionnels | |
| dc.type | Thesis |