Etudiant : SEFRIOUI KENZA

Filière : Master Matériaux et Applications pour l’Energie Photovoltaïque (MAEP)

Encadrant : Pr. LEMZIOUKA HAMANE

Annèe : 2025

Résumé : L'objectif principal de ce travail est d'étudier les propriétés structurelles, électroniques, élastiques, optiques, thermodynamiques et dynamiques de l'alumine α-Al₂O₃ pur en utilisant la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) avec des calculs réalisés via le code CASTEP, afin d'évaluer son comportement physique et ses performances potentielles pour des applications technologiques avancées et de comparer avec les résultats cités dans la littérature. L’alumine (Al₂O₃) est un matériau largement utilisé en raison de ses excellentes propriétés physiques et chimiques. Sa forme la plus stable, la phase α, possède une symétrie trigonale (groupe d’espace R-3c). Après optimisation, la stabilité de la phase α est confirmée. Les résultats révèlent que l'α-Al₂O₃ présente une bande interdite directe de 5.865eV, typique des matériaux isolants, comme en discutent sa structure de bande et sa densité d'états (DOS). L'étude des propriétés optiques, notamment le coefficient d'absorption, la réflectivité, l'indice de réfraction, le coefficient d'extinction, la fonction diélectrique et la conductivité optique, permet de mieux comprendre l'interaction du matériau avec le rayonnement électromagnétique. Les propriétés optiques de l’α-Al₂O₃ révèlent une forte transparence dans le domaine visible (≈1.6 à 3.1 eV) et dans l’ultraviolet proche (≈3.1 à 7 eV), ainsi qu’une absorbance marquée et une réflectivité significative dans l’ultraviolet lointain (≈7 à 20 eV). Les constantes élastiques respectent les critères de stabilité mécanique, tandis que les propriétés thermodynamiques, telles que la capacité calorifique et l’entropie, présentent des comportements cohérents avec l’élévation de température. L’analyse de la dispersion des phonons confirme également la stabilité dynamique de la structure. Dans l’ensemble, les résultats obtenus sont en bon accord avec les données de la littérature, ce qui valide la fiabilité des calculs effectués. Grâce à l’ensemble de ces caractéristiques, l’α-Al₂O₃ apparaît comme un candidat idéal pour une large gamme d’applications : optoélectronique, revêtements transparents, et dispositifs fonctionnant à haute température.