Calcul ab initio Hartree-Fock de la structure géométrique et électronique de surfaces de chalcogénures alcalins et alcalino-terreux : approche de l'hydrogène atomique

par Taïeb Ouazzani-Taïb

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Albert Lichanot.

Soutenue en 1995

à Pau .


  • Résumé

    Le calcul des structures géométriques et électroniques de surfaces a été effectué à partir de la méthodologie ab initio hartree-fock telle qu'elle est mise en oeuvre dans le programme CRYSTAL. L'ensemble du travail est développé dans les cinq chapitres résumés ci-après. Après un bref rappel de la méthodologie ab initio hartree-fock appliquée aux systèmes moléculaires, le chapitre I décrit l'extension de la méthode aux systèmes périodiques caractérisés par la symétrie translationnelle. Les notions de sommes de Bloch et d'orbitales cristallines sont introduites, de même qu'est explicitée la construction de la matrice densité dans l'espace direct qui sert de support aux calculs de propriétés physiques du solide. Le chapitre II développe en particulier deux points d'intérêt intervenant dans le programme CRYSTAL qui conditionnent en grande partie la précision du calcul des fonctions d'onde. Il s'agit d'une part des critères de pseudo recouvrement des intégrales biélectroniques de Coulomb et d'échange qui permettent le calcul des séries de Coulomb et d'échange avec un degré d'approximation suffisant et d'autre part du pavage de l'espace des phases dans la première zone de Brillouin. La structure concernant l'introduction des données dans le programme CRYSTAL est rappelée et commentée à partir de deux exemples développés dans ce travail. Le chapitre III débouche sur la géométrie et la structure électronique des surfaces (110) et (111) de l'oxyde et du sulfure de lithium. A partir de la géométrie et de l'énergie du cristal prises pour référence et du modèle de film comportant n couches atomiques et supportant la surface choisie, l'énergie de formation de la surface, la relaxation géométrique de la surface et l'énergie de relaxation sont calculées par minimisation de l'énergie du film. Les propriétés physiques de ces composés (analyse de Mulliken, densité de charge électronique et structures de bandes) ont été discutées afin d'analyser la déformation des atomes au niveau de la surface. L’approche de l'hydrogène atomique de la surface (110) totalement relaxée de l'oxyde et du sulfure de lithium est étudiée dans le chapitre IV. Cette étude est menée pour l'état fondamental ou le système est décrit en couche ouverte et les calculs effectués en méthode Unrestricted Hartree-Fock (UHF). L’absence d'interaction, quel que soit le site d'approche, nous a amené à examiner le même problème en méthode Restricted Hartree-Fock (RHF) ou l'hydrogène se trouve dans un état excité. L’absence d'interaction (UHF) entre l'hydrogène et la surface (110) de Li#2o ou Li#2s a été attribuée au caractère très ionique des substrats, aussi nous avons élargi le champ d'investigation à des surfaces plus covalentes telles que celles qui terminent les films de BEO (type nitrure de bore), du nitrure de bore et du graphite. Cette étude est développée dans le chapitre 5. L'interaction graphite hydrogène s'est avérée la plus intéressante et a permis de mettre en évidence, sur les courbes potentiel distance d'approche, deux minima. La structure électronique des systèmes correspondants ont été analysées et discutées.


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  • Détails : 1 vol. (272 p.)

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  • Bibliothèque : Université de Pau et des Pays de l'Adour. Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : USG 11099
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