Prédiction et simulation numérique de nouveaux matériaux à deux dimensions

par Ali Abboud

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Sébastien Lebègue et de Dario Rocca.

Le président du jury était Florian Banhart.

Le jury était composé de Mébarek Alouani, Yannick Dappe, Mariachiara Pastore.

Les rapporteurs étaient Mébarek Alouani, Yannick Dappe.


  • Résumé

    Dans le domaine des nanosciences, la recherche sur les matériaux possédant des dimensions réduites a connu des progrès spectaculaires. Tandis que de nombreux travaux ont été fait initialement sur le graphène, l'attention s'est ensuite portée vers d'autres matériaux bidimensionnels, tels que le nitrure de bore hexagonal ou encore les dichalcogénures de métaux de transition. Néanmoins, il est toujours nécessaire de trouver des matériaux possédant des caractéristiques équivalentes ou supérieures à celles des composés déjà connus. Dans le cadre de cette thèse, nous avons utilisé le calcul ab initio et plus particulièrement la théorie de la fonctionnelle de la densité pour prédire et comprendre les propriétés de trois familles de matériaux bidimensionnels. Premièrement, en prenant la structure du phosphorène comme structure de référence et en remplaçant le phosphore par des atomes voisins dans le tableau périodique, nous avons pu obtenir des matériaux inconnus jusqu'ici. Ensuite, nous nous sommes intéressés à des matériaux à base d'halogénures tels que AcOBr ou BaFCl, parmi d'autres. Enfin, nous avons mis l'accent sur des composés bidimensionnels quaternaires, tels que ScP2AgSe6, P2AgSe6Bi, P2CuBiSe6 et CuInP2 S6. Pour chaque matériau, nous avons démontré qu'il était dynamiquement stable et étudié sa structure électronique, et pour certains l'effet d'un champ électrique sur le matériau, ce qui ouvre la porte à de futures études expérimentales dans le domaine

  • Titre traduit

    Prediction and simulation of new materials in two dimensions


  • Résumé

    In the field of nanosciences, research on materials with reduced dimensions has seen spectacular progress. While many works were initially done on graphene, the attention then came to other two-dimensional materials, such as hexagonal boron nitride or transition metal dichalcogenides. Nevertheless, it is still necessary to find materials with characteristics equivalent to or superior to those of the already known compounds. In this thesis, we used ab initio calculations and more particularly density functional theory to predict and understand the properties of three families of two-dimensional materials. First, taking the phosphorene structure as the reference and replacing phosphorus with neighboring atoms in the periodic table, we have been able to obtain unknown materials so far. Then we looked at halide materials such as AcOBr or BaFCl, among others. Finally, we have focused on two-dimensional quaternary compounds, such as ScP2AgSe6, P2AgSe6Bi, P2CuBiSe6 and CuInP2S6. For each compound, we demonstrated that it was dynamically stable and studied its electronic structure, and for some the effect of an electric field on the material, which opens the door for future experimental studies in the field

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