Étude Ab-initio Des Propriétés Physiques Des Composés Ternaires En Phase Zintl Acupn (a : Ca, Sr ; Pn:p,as,sb)

Résumé: Dans cette étude, nous avons examiné les propriétés structurales, élastiques, électroniques et thermoélectriques des phases ternaires de Zintl ACuPn (A = Ca, Sr ; Pn = P, As, Sb). Nos calculs ont été effectués dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), en utilisant deux méthodes : les ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) et les ondes planes pseudo-potentielles (PP-PW) implémentées respectivement dans les logiciels WIEN2k et CASTEP. Pour les propriétés structurales et élastiques, nous avons utilisé l’approximation du gradient généralisé (GGA-PBE), tandis que les propriétés électroniques et thermoélectriques ont été déterminées en utilisant le potentiel TB-mBJ, qui offre des bandes interdites améliorées par rapport à GGA-PBE. Les paramètres structuraux calculés à l’état fondamental montrent une bonne concordance avec les données expérimentales disponibles. L’examen des constantes élastiques révèle que tous les matériaux étudiés possèdent une faible rigidité, ce qui suggère qu’ils sont fragiles et facilement compressibles. Ils devraient également présenter un degré modéré d’anisotropie élastique. Conformément aux propriétés de la plupart des phases de Zintl, les matériaux étudiés ici sont classés comme des semi-conducteurs à bandes interdites indirectes. L’analyse topologique de la densité de charge, en utilisant la théorie quantique des atomes dans les molécules (QTAIM), nous a permis d’examiner la liaison chimique dans ces matériaux. Les résultats sont en accord avec les tendances typiques observées dans les composés de Zintl, caractérisés par une nature de liaison iono-covalente. En utilisant la théorie semi-classique du transport de Boltzmann, implémentée dans le logiciel BoltzTraP2, nous avons calculé et discuté les coefficients de transport. Les résultats suggèrent que les phases Zintl ACuPn sont des candidates prometteuses pour les applications thermoélectriques modernes.

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