Physique

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First principles calculations of structural, electronic and opticalproperties of Zn1-xBexSeyTe1-y quaternary alloys

A. Boumaza, O. Nemiri, K. BOUBENDIRA, S. Ghemid, H. Meradji, F. El Haj Hassan  (2014)
Publication

The structural, electronic and optical properties of Zn1-xBexSeyTe1-y quaternary alloys are investigatedusing the full potential-linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method within density functionaltheory (DFT). We used both the Wu–Cohen and the Engel–Vosko generalized gradient approximationsof the exchange-correlation energy that are based on the optimization of the total energy and the corre-sponding potential, respectively. Some basic physical properties, such as lattice constant, bulk modulus,electronic band structures, and optical properties (dielectric constant and refractive index) are calculated,nonlinear dependence on the compositions x and y are found. In addition, the energy band gap of zinc-blende Zn1-xBexSeyTe1-y quaternary alloys lattice matched to GaAs substrate is investigated. To ourknowledge this is the first quantitative theoretical investigation on Zn1-xBexSeyTe1-y quaternary alloysand still awaits experimental confirmations Voir les détails

Mots clés : alloys, Ab initio calculations, Electronic structure, optical properties

First-principles calculations of the structural, electronic and optical properties of In1−xBxAsyP1−y quaternary alloys lattice matched to InP and BeS

O. Nemiri, A. Boumaza, K. BOUBENDIRA, S. Ghemid, H. Meradji, F. El Haj Hassan  (2015)
Publication

The structural, electronic, and optical properties of the cubic In1−xBxAsyP1−y quaternary alloys lattice matched to InP and BeS have been investigated by using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method within the density functional theory (DFT). The generalized gradient approximation (GGA) of Wu and Cohen was used as the exchange correlation potential to calculate the structural and electronic properties. In addition, the alternative GGA proposed by Engel and Vosko and the modified Becke–Johnson potential are utilized to calculate the electronic properties. The computed structural and electronic properties of the binary compounds are in good agreement with the available experimental and theoretical data. For the alloys, non-linear variations of composition x and y with the lattice constant, bulk modulus, direct, indirect band gap, dielectric constant and refractive index are found. All the compounds are direct band gap excluding BP and BAs. The energy band gap of In1−xBxAsyP1−y quaternary alloys lattice matched to InP and BeS substrates is computed. Finally, the band gap of our materials is less than 3.1 eV. Thus the In1−xBxAsyP1−y quaternary alloys may possibly be used in visible light devices. Voir les détails

Mots clés : FP-LAPW, DFT, In1−xBxAsyP1−y quaternary alloys, Lattice matched

First-principle calculations of the structural, electronic, thermodynamic and thermal properties of ZnS x Se1−x ternary alloys

S BENDAIF, A BOUMAZA, O NEMIRI, K BOUBENDIRA, H MERADJI, S GHEMID, F EL HAJ HASSAN  (2015)
Publication

First-principle calculations were performed to study the structural, electronic, thermodynamic and thermal properties of ZnS x Se1−x ternary alloys using the full potential-linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) within the density functional theory (DFT). In this approach the Wu–Cohen generalized gradient approximation (WC-GGA) and Perdew–Wang local density approximation (LDA) were used for the exchange–correlation potential. For band structure calculations, in addition to WC-GGA approximation, both Engel–Vosko (EV-GGA) generalized gradient approximation and recently proposed modified Becke–Johnson (mBJ) potential approximation have been used. Our investigation on the effect of composition on lattice constant, bulk modulus and band gap for ternary alloys shows a linear dependence on alloy composition with a small deviation. The microscopic origins of the gap bowing were explained using the approach of Zunger and co-workers. Besides, a regular-solution model was used to investigate the thermodynamic stability of the alloys which mainly indicates a phase miscibility gap. Finally, the quasi-harmonic Debye model was applied to see how the thermal properties vary with temperature at different pressures Voir les détails

Mots clés : FP-LAPW, DFT, energy band structure, Thermal Properties, Debye model, critical temperature

Étude des phénomènes d'interaction gaz/solides au voisinage de l'équilibre. Application à la détection multi -sensorielle d'un mélange gazeux

Abdelaziz ABBAS (2011)
Thèse de doctorat

Dans cette thèse, en utilisant le formalisme de Gibbs Duhem, de nouvelles équations différentielles ont été développés. Ces modèles décrivent le comportement physico-chimique et thermo dynamique aux interfaces du multi-système (multi capteurs/ mélange gazeux); ils peuvent être utilisés pour vérifier la cohérence des données expérimentales et ainsi améliorer la métrologie du multi capteurs (ou nez électronique) . En outre, ils peuvent être utiles pour des études ultérieures de la thermodynamique des multi systèmes. Dans le cas général des interactions entre un nez électronique et un mélange gazeux, la réponse d'un senseur dépend non seulement de la composition du mélange de gaz et de la température, mais aussi sur des sensibilités partielles des autres éléments du nez électronique. Les influences des sensibilités partielles des éléments du réseau de capteurs et les influences des concentrations des composants du mélange de gaz sur la réponse du réseau de capteurs sont exprimées par les équations différentielles déduites. Les interactions entre un nez électronique à base de films d'oxydes métalliques (capteurs MOS) et un mélange gazeux sont décrites par le modèle empirique de Clifford, nous avons montré dans cette thèse que ce modèle est une solution de nos équations différentielles développées et constitue un cas particulier d'un résultat assez général. Enfin, nous proposons des modèles pour les interactions entre un réseau de capteurs à base de polymères conducteurs et un mélange de vapeurs. Voir les détails

Mots clés : multi capteurs chimiques, nez électronique, modélisation analytique, adsorption, interfaces gaz/ solides, équations de Gibbs Duhem

Simulation du transfert thermique et de l’écoulement de la matière lors du soudage par friction malaxage FSW d’un métal

Moustafa BOUKRAA (En préparation)
Thèse de doctorat

Le soudage par friction malaxage «Friction StirWelding» (FSW) est une nouvelle technique d’assemblage à l’état solide breveté en 1991. Ce procédé utilise le principe de la conversion de l’énergie mécanique en énergie thermique par frottement d’un outil spécifique avec les pièces à assembler. Le travail de thèse proposé consiste dans un premier temps, en la modélisation et la simulation des phénomènes thermiques apparaissant lors du soudage FSW permettant de voir l’influence des différents paramètres du procédé (vitesses, efforts,…). Par la suite, on s’intéressera à la modélisation de l’écoulement de la matière autours de l’outil de soudage et au couplage avec le phénomène thermique (effet thermo-hydrodynamique). Ce qui permettra d’estimer la géométrie de l’écoulement ainsi que les champs thermiques et dynamiques à l’état quasi-stationnaire. Voir les détails

Mots clés : FSW, modélisation, cycles thermiques, écoulement de la matière

Contribution à l’étude de la texture, l’anisotropie et le comportement mécanique des soudures d’alliage du titane TA6V

Brahim MEHDI (En préparation)
Thèse de doctorat

L’utilisation des alliages de titane dans la fabrication des composants des structures aéronautiques est de plus en plus courante et ne cesse de s’accentuer pour des raisons d’allègement de la masse des appareils et de leurs bonnes caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion. Du fait qu’une grande partie de ces applications utilise le soudage comme procédé de fabrication ou de maintenance, la compréhension des mécanismes microstructuraux se produisant dans le joint soudé et de leurs conséquences mécaniques est un facteur primordial dans leur mise en œuvre.Le sujet de thèse proposé a comme objectif l'étude de l'effet des paramètres du procédé de soudage sur l'évolution de la texture cristallographique et sur l'état des contraintes résiduelles dansles joints soudés de l'alliage TA6V. Voir les détails

Mots clés : texture ; anisotropie, comportement mécanique, soudures, TA6V, tôles, contraintes résiduelles

Étude du comportement hydrodynamique du bain fondu lors du soudage à l’arc électrique

Abdelhalim ZITOUNI (En préparation)
Thèse de doctorat

Dans cette étude, on s'intéresse aux mouvements du métal fondu dans le bain de fusion crée lors du soudage à l'arc TIG, sans métal d’apport. Ces mouvements sont initiés par des forces d'origines physiques différentes qui conditionnent l'allure mouillante ou pénétrante du joint soudé. La prise en compte de ces forces d'entraînement permet d'estimer de manière plus précise la forme et la morphologie du bain fondu ainsi que l’étendu de la ZAT.A travers ce sujet, nous envisageons d’utiliser un modèle mathématique approprié basé sur les équations du transfert thermique et de Navier Stocks pour décrire l’écoulement du fluide dans le bain fondu créé par l'arc électrique du soudage TIG. Ce modèle permet de résoudre les équations couplées de l’écoulement de fluide laminaire et du transfert thermique gérant le comportement des différents courants au sein du volume fondu. Voir les détails

Mots clés : soudage TIG, arc électrique, bain de fusion

Élaboration et caractérisation des couches minces sur les aciers par les méthodes non destructives

Aicha ZIOUCHE (En préparation)
Thèse de doctorat

La surface d’un matériau est le siège de nombreuses interactions avec l’environnement. Les propriétés physico-chimiques des surfaces et des interfaces jouent donc un rôle déterminant vis-à-vis des performances globales des matériaux, tant d’un point de vue de l’adhésion, que de la corrosion, de l’usure, … Les revêtements et le traitement de surface permettent d'accroître de manière considérable les propriétés d'un produit, que cela concerne les aspects esthétiques ou techniques.Le domaine couvert par les traitements de surface est ainsi vaste. On peut définir par traitement de surface toute opération qui, par une modification structurelle ou par l'apport d'un matériau à la surface d'un produit, en modifie les caractéristiques. Il résulte une modification du matériau et en particulier de sa propriété fonctionnelle mécanique, électrique et optique.L’objet de notre travail consiste dans l’élaboration des conches mince sur certains aciers. Une approche sera effectuée sur l’optimisation des différents paramètres pouvant affecter le dépôt sur le matériau de base ainsi que les procédés mis en œuvre pour améliorer les caractéristiques structurelles des couches. Nous allons focaliser nos travaux sur l'analyse structurelle et le comportement magnétique par l’utilisation des techniques d’évaluation non destructive (NDE) des plus classiques aux techniques avancées. Une comparaison avec les méthodes destructives serait effectuée (RX, MEB, …) et permettrait de valider les résultats obtenus par le NDE. Voir les détails

Mots clés : corrosion, cnd, couches minces, MEB, DRX, VSM

Études des propriétés des couches de ZnO par les techniques non destructives

Hakim BELKHALFA (En préparation)
Thèse de doctorat

L’oxyde de Zinc est parmi les oxydes transparents et conducteurs les plus prometteurs dans le domaine du photovoltaïque. En effet, il joue le rôle de fenêtre optique permettant de capter plus de photons. : notre travail consiste à l’élaboration de couche de ZnO par voie électrochimique ayant de bonnes propriétés piézoélectrique. Les objectifs ciblés sont les nanogénérateur ainsi que les dispositifs SAW (Surface Acoustic Wave) et BAW (Bulk Acoustic Wave). Voir les détails

Mots clés : couches minces, oxyde de zinc, électrodéposition, Piézoélectricité

étude des propriétés structurales, électroniques, optiques et thermodynamiques des alliages ternaires Al1-xBxP, Al1-xBxAs, Al1-xBxSb

Khaled BOUBENDIRA (2015)
Thèse de doctorat

Dans ce travail, des calculs de premier principe ont été effectués sur les propriétés structurales, électroniques, optiques et thermodynamiques des alliages ternaires Al1-xBxP, Al1-xBxAs et Al1-xBxSb. La méthode des ondes planes augmentés et linéarisées basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a été utilisée. Le potentiel d'échange et de corrélation est traité par l'approximation du gradient généralisé (GGA) employant la paramétrisation de Wu- Cohen (WC).En outre, l’approximation de Becke-Johnson (mBJ) a été utilisée pour calculer les propriétés électroniques. L'effet de la composition sur la constante du réseau, le module de compressibilité, le gap énergétique et l'indice de réfraction a été étudié. Les déviations des constantes du réseau par rapport à la loi de Végard et des modules de compressibilité par rapport à la loi de dépendance linéaire (LCD) ont été observées pour ces alliages.Les origines microscopiques du facteur de ‘’bowing’’ du gap énergétique ont été expliquées par l’approche de Zunger. La stabilité thermodynamique de ces alliages a été expliquée en calculant le diagramme de phase. Voir les détails

Mots clés : DFT, FP-LAPW, WC-GGA, mBJ