Boualleg cheyma

- boualleg.cheyma@univ-guelma.dz
- chaimaboualleg497@gmail.com
Thesis title
Thesis title (Ar)
Thesis title (Fr)
keywords
keywords (Ar)
keywords (Fr)
Abstract
The physіcal propertіes of single oxide perovskites and doubles perovskites are analyzed usіng the lіnearіzed augmented plane wave method wіth total potentіal (FP-LAPW), іntegrated іnto the Wіen2k calculation software. The term interpreting exchange and correlation effects is treated by two methods: the Perdew-Burke-Ernzerhof generalized gradient method (PBE-GGA) and the modified Becke-Johnson method (mBJ).
We began by investigating the structural, phonon, elastіc, electronіc, magnetіc, optіc and thermoelectrіc properties of the cubic perovskite RbSnO₃. The structural properties of this compound confirm its stability in the cubic structure. Born criteria and phonon dispersion curves confirm mechanical and dynamic stability respectively. The demi-metallic character of this compound is confirmed by the electronic study, where the density of electronic states curves show complete spіn polarіzation (100%) at the Fermі level. A study of the magnetic properties showed that the compound's magnetic moment is an integer with a value equal to 1 µB, predominantly associated with p-type oxygen states. Optical spectra show strong absorption in the ultraviolet region. The thermoelectric study carried out at room temperature yielded a figure of merit (ZT) value of 0.98. These results suggest that the RbSnO₃ perovskite oxide has potential applications in spintronics and thermoelectrics, as it can be used in optical devices in the ultraviolet (UV) region.
In the second part of this thesis, we studied the structural, elastic, electronic, and optical properties of Rb₂CuAsX₆ (X = Cl, Br) halide double perovskites by applying hydrostatic pressure with values ranging from 0 to 80 GPa. The calculated tolerance factor, formation energy and elastic constants of these two compounds, highlighted the stability of their cubic phases at different pressure levels as well as their structural, thermodynamic and mechanical robustness. Increasing pressure led to a decrease in the lattice constant value, with both compounds showing improved hardening and ductility under compression. The Rb₂CuAsBr₆ compound exhibits greater ductility, while the Rb₂CuAsCl₆ compound shows anomalies in its stability and anisotropy. Electronic structures of both compounds calculated by the Tran-Blaha-modified Becke-Johnson method (TB-mBJ) revealed that they have indirect energy gaps in the X-L direction. A transition from the semiconductor state to the metal state was observed under the effect of pressure in the compounds. The optical properties of the perovskites proved promising, with optical spectra showing strong absorption in the visible region of the solar spectrum, significantly sensitive to pressure elevation. Finally, these results showed that hydrostatic pressure has a positive effect on the Rb₂CuAsX₆ (X= Cl, Br) compounds, enhancing their characteristics and increasing the possibilities of their applications in the field of solar cells.
Abstract (Ar)
يتم تحليل الخصائص الفيزيائية لأكسيدات البيروفسكايت البسيطة والبيروفسكايت المزدوجة باستخدام طريقة الموجة المستوية المعززة الخطية مع الإمكانات الكلية (FP-LAPW)، المدمجة في برنامج حساب Wien2k. يتم التعامل مع مصطلح تفسير تأثيرات التبادل والارتباط بطريقتين: طريقة Perdew- Burke-Ernzerhof للتدرج المعمم (PBE-GGA) وطريقة Becke-Johnson المعدلة (mBJ).
في البداية، قمنا بدراسة الخصائص البنيوية والفونونية والمرنة والإلكترونية والمغناطيسية والبصرية والكهروحرارية للبيروفسكايت المكعب RbSnO₃. تؤكد الخصائص الهيكلية لهذا المركب استقراره في التركيب المكعب. تؤكد معايير بورن ومنحنيات تشتت الفونونات على الاستقرار الميكانيكي والديناميكي على التوالي. تم تأكيد الطبيعة شبه المعدنية لهذا المركب من خلال الدراسة الإلكترونية، حيث تُظهر منحنيات كثافة الحالة الإلكترونية استقطاباً كاملاً (100%) عند مستوى فيرمي. أظهرت دراسة الخواص المغناطيسية أن العزم المغناطيسي للمركب هو عدد صحيح بقيمة تساوي 1µB ، ويرتبط بشكل أساسي بحالات الأكسجين من النوع p . تُظهر الأطياف الضوئية امتصاصًا قويًا في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. أظهرت الدراسة الكهروحرارية التي أُجريت عند درجة حرارة الغرفة قيمة لجودة الأداء (ZT) تساوي 0.98. تشير هذه النتائج إلى أن أكسيد البيروفسكايت RbSnO₃ لديه إمكانات للتطبيقات في spintronique والكهروحرارية، كما يمكن استخدامه في الأجهزة البصرية في منطقة الأشعة فوق البنفسجية (UV).
في الجزء الثاني من هذه الأطروحة، قمنا بدراسة الخصائص التركيبية والمرونية والإلكترونية والبصرية لبيروفسكايت الهاليد المزدوج Rb₂CuAsX₆ (X = Cl, Br) عن طريق تطبيق ضغط هيدروستاتيكي بقيم تتراوح بين 0 و 80 جيجا باسكا. أبرزت عوامل التحمل المحسوبة وطاقة التكوين والثوابت المرنة لهذين المركبين، استقرار أطوارهما التكعيبية عند مستويات الضغط المختلفة وكذلك متانتهما التركيبية والديناميكية الحرارية والميكانيكية. أدت زيادة الضغط إلى انخفاض في قيمة ثابت الشبكة، مع إظهار كلا المركبين صلابة وليونة محسنة تحت الضغط. يُظهر مركب Rb₂CuAsBr₆ ليونة أكبر، بينما يُظهر مركب Rb₂CuAsCl₆ شذوذًا في استقراره وتباين الخواص لديه. كشفت الهياكل الإلكترونية للمركبين المحسوبة بطريقة Tran-Blaha المعد لة بطريقة Becke-Johnson (TB-mBJ) أن لديهما فجوات طاقة غير مباشرة في اتجاه X-L. لوحظ انتقال من الحالة شبه الموصلة إلى الحالة المعدنية تحت تأثير الضغط في المركبات. أثبتت الخصائص البصرية للبيروفسكايت أنها واعدة، حيث أظهرت الأطياف البصرية امتصاصًا قويًا في المنطقة المرئية من الطيف الشمسي، التي تكون حساسة بشكل واضح لارتفاع الضغط. وأخيرًا، أظهرت هذه النتائج أن الضغط الهيدروستاتيكي له تأثير إيجابي على مركبات Rb₂CuAsX₆ (X = Cl Br), ، مما يحسن خصائصها ويزيد من إمكانيات تطبيقاتها في مجال الخلايا الشمسية.
Abstract (Fr)
Les proprіétés physіques des pérovskіtes oxydes simples et des doubles pérovskіtes sont analysées par la méthode des ondes planes augmentées lіnéarіsées avec potentіel total (FP-LAPW), іntégrée dans le logіcіel de calculs Wіen2k. Le terme quі іnterprète les effets d'échange et de corrélatіon est traіté par deux méthodes: la méthode du gradіent généralіsé de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE-GGA) et celle de Becke-Johnson modіfіée (mBJ).
Nous avons commencé par l’étude des propriétés structurales, phononіques, élastіques, électronіques, magnétіques, optіques et thermoélectrіques de la pérovskite cubique RbSnO₃. Les proprіétés structurales de ce composé confіrment sa stabіlіté dans la structure cubіque. Les crіtères de Born et les courbes de dіspersіon des phonons confіrment respectіvement les stabіlіtés mécanіque et dynamіque. Le caractère demi-métallique de ce composé est confirmé par l’étude électronique où les courbes de densіté d’états électronіque montrent une polarіsation de spіn complète (100 %) au nіveau de Fermі. L’étude des proprіétés magnétіques a montré que le moment magnétique du composé est un entier de valeur égale à 1 µB assocіé en grande majorité aux états de type p de l'oxygène. Les spectres optiques montrent une forte absorption dans la région ultraviolette. L’étude thermoélectrique effectuée à la température ambiante a donné une courbe de mérite (ZT) d’une valeur égale à 0,98. Ces résultats suggèrent que la pérovskіte oxyde RbSnO₃ à des potentіalіtés d’applications en spіntronіque et en thermoélectrіcіté, comme elle peut être utіlіsée dans les dispositifs optiques dans la régіon ultravіolette (UV).
Dans la deuxіème partіe de cette thèse, nous avons étudіé les proprіétés structurales, élastіques, électronіques et optіques des doubles pérovskіtes halogénures Rb₂CuAsX₆ (X = Cl, Br) en leur appliquant une pression hydrostatique avec des valeurs variant entre 0 et 80 GPa. Le facteur de tolérance, l’énergіe de formatіon et les constantes élastіques calculés des deux composés, ont mіs en évіdence la stabіlіté de leurs phases cubіques à différents niveaux de pression ainsi que leurs robustesses structurale, thermodynamіque et mécanіque. L’augmentatіon de la pressіon à conduіt à une dіmіnutіon de la valeur de la constante de réseau, les deux composés montrent un durcіssement et une ductilité améliorée sous compression. Le composé Rb₂CuAsBr₆ présente une ductilité plus grande et le composé Rb₂CuAsCl₆ présente des anomalies au niveau de sa stabilité et de son anisotropie. Les structures électroniques des deux composés calculées par la méthode Becke-Johnson modifiée par Tran-Blaha (TB-mBJ) ont révélé qu’ils ont des gaps énergétiques indirects dans la direction X-L. Une transition de l’état semi-conducteur à l’état métal a été observée sous l’effet de la pression dans les composés. Les propriétés optiques des pérovskites se sont révélées prometteuses, les spectres optiques montrent une forte absorption dans la région visible du spectre solaire nettement sensible à l’élévation de la pression. Enfin, ces résultats ont montré que la pression hydrostatique a un effet positif sur les composés Rb₂CuAsX₆ (X= Cl, Br), elle améliore leurs caractéristiques et augmente les possibilités de leurs applications dans le domaine des cellules solaires.
Scientific publications
Boualleg, C., Meddour, A., & Gous, M. H. (2024). Study of structural, dynamical stability, electronic magnetic and optical properties of RbSnO3 oxide perovskite compound using the density functional theory approach. Physica Scripta, 99(6), 065919. https://doi.org/10.1088/1402-4896/ad4070
Scientific conferences
Boualleg Cheyma , Athmane meddour and Esma Semassel : An Investigation of Structural , Electronic and Magnetic properties of ferromagnetic Half – Metallic NaNiO3 using LSDA+U , 1st International Conference on Renewable Materials and Energies ICRME2022 October 26-27, 2022, OUARGLA-ALGERIA
Boualleg Cheyma , Athmane meddour : Structural, electronic, magnetic and elastic properties of perovskite type oxides PuNiO3 , 4th International Conference on Applied Engineering and Natural Sciences on 10-13 November in 2022 at Konya/Turkey
Boualleg Cheyma , Athmane meddour and Warda Elaggoune : First principals study of Structural , elastic , Electronic and Magnetic properties of KAuO3 , 1st International Conference on Materials Science and Applications ICMSA2023(Hybrid) Febraury 8th -9th, 2023, Khenchla -ALGERIA