Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Sétif 1 - Ferhat Abbas
Affiliation
Département de Physique
Auteur
CHIHI, Tayeb
Directeur de thèse
M. Guemmaz (Professeur)
Co-directeur
L. Louail (Professeur)
Filière
Physique
Diplôme
Doctorat
Titre
Contribution à l’étude des nitrures à base de métaux de transition des groupes IV et V: phases stables et métastables
Mots clés
Les phases des nitrures de Ta et Nb-l’application de la théorie de la DFT (Fonctionnelle de la densité de l’état fondamentale)Les composés MTa2N3 (M = Ti, Zr et Hf)-type dpσ.
Résumé
Les phases des nitrures de Ta et Nb ont étés montrées dans les diagrammes binaires TaN et NbN, leurs structures cristallines et leurs positions atomiques. Les phases stables et métastables qui existent, avec leurs paramètres de mailles, leurs groupes d’espace et leurs prototypes, se cristallisent en cfc ou en hc. Pour l’application de la théorie de la DFT (Fonctionnelle de la densité de l’état fondamentale), nous avons montré au premier lieu l’évolution de cette fonctionnelle dés l’apparition de l’équation de Schrödinger, jusqu’à ce qu’elle devenue un choix pour le calcul quantique de la structure électronique de la matière, passant par les approximations de Hohenberg-Kohn, puis de Kohn-Sham. En second lieu, et en se basant sur la densité électronique en tant que quantité de base pour le calcul, nous avons présenté les formules (l’équation d’état reliant la pression appliquée au volume de la maille, paramètre de la maille, les constantes élastiques,…) de l’état fondamentale du système étudié. La structure cristalline de la phase ε-TaN et des composés obtenus en substituant Ta par Ti, Zr et Hf aux sommets et au centre de la maille est hexagonale compact et prototype de celle du CoSn. Le paramètre de maille et le rapport c/a des composés obtenus par substitution sont prédictions. Le rapport c/a est pratiquement le même à droite et augmente légèrement à gauche par rapport à la phase ε-TaN. Ces composés montrent une forte anisotropie et le degré d’anisotropie diminue (augmente) de Ti vers Hf pour une substitution au centre (aux sommets). L’axe "a" est plus compressible que l’axe "c". La plus grande compressibilité est observée dans le composé ε-TaN, tandis que MTa2N3 présentent une compressibilité qui augmente avec l’augmentation du nombre atomique. Les liaisons sont pratiquement identiques pour une substitution aux sommets et au centre. Les composés MTa2N3 (M = Ti, Zr et Hf) sont des candidats potentiels comme matériaux durs. Les composés étudiés sont ductiles, à l’exception de Zr2TaN3 et Hf2TaN3 qui montrent un rapport inférieur, d’où leur fragilité. L’expansion est pratiquement maximale dans les composés HfX et TiY. La structure de bande de ces matériaux MTa2N3 (M=Ti, Zr et Hf) montre un caractère semi-métallique. La série MTa2N3 indique que les états de basse énergie autour de -17 eV ont un caractère mixte de M-s et N-s, résultant de la liaison ssσ. La bande de valence, entre -10 eV et le niveau de Fermi conduit à des liaisons de type dpσ. La densité élevée au niveau de Fermi conduit à l’augmentation de la conductivité électronique, des constantes élastiques, la dureté et traduit le caractère métallique de ces composés
Date de soutenance
2012
Cote
TH 903
Pagination
85P
Format
CD
Statut
Soutenue