Etudiant : BENARBIA ROKAYA

Filière : Master Physique des Nouveaux Matériaux et Energies Renouvelables (PNOMER)

Encadrant : Pr. SALI AHMED

Annèe : 2026

Résumé : Ce mémoire présente une étude théorique comparative des propriétés structurales, électroniques et optiques des doubles pérovskites halogénées sans plomb X₂AgBiBr₆ (X = Cs, Rb et Na), réalisée dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (Density Functional Theory, DFT). L'objectif principal est d'évaluer l'influence de la substitution complète du cation alcalin occupant le site A sur la structure électronique et la réponse optique de ces matériaux, afin d'apprécier leur potentiel pour des applications photovoltaïques et optoélectroniques. Cette approche s'inscrit dans le contexte du développement de matériaux pérovskites sans plomb combinant stabilité structurale, faible impact environnemental et propriétés électroniques adaptées à la conversion photovoltaïque. Les calculs ab initio ont été effectués à l'aide du code CASTEP en utilisant l'approximation du gradient généralisé (GGA) associée à la fonctionnelle d'échange-corrélation de Perdew–Burke–Ernzerhof (PBE). Après optimisation géométrique des structures cristallines, une analyse comparative de la structure de bandes, des densités d'états électroniques totales et partielles (TDOS/PDOS) ainsi que des propriétés optiques dérivées de la fonction diélectrique complexe a été réalisée. Les résultats montrent que les trois composés conservent une structure cubique de symétrie Fm-3m et présentent un comportement de semi-conducteurs à bande interdite indirecte. Les largeurs de bande calculées, voisines de 1,23 eV, mettent en évidence une influence limitée de la substitution Cs → Rb → Na sur les états électroniques situés au voisinage du niveau de Fermi. L'analyse des densités d'états révèle que le sommet de la bande de valence est principalement constitué des orbitales Ag-4d et Br-4p, tandis que le fond de la bande de conduction est dominé par les orbitales Bi-6p. Les calculs optiques indiquent une diminution progressive de la constante diélectrique statique, de l'indice de réfraction et de l'intensité des transitions optiques lors du remplacement de Cs par des cations alcalins de plus faible rayon ionique, traduisant une légère modification de la polarisabilité électronique sans altération significative de la structure électronique de frontière. Dans l'ensemble, cette étude met en évidence que la substitution du cation alcalin modifie faiblement les propriétés électroniques fondamentales des composés X₂AgBiBr₆, tout en induisant des variations mesurables de leur réponse optique. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des relations structure–propriétés dans les doubles pérovskites halogénées sans plomb et fournissent des éléments utiles pour l'optimisation de cette famille de matériaux en vue d'applications photovoltaïques et optoélectroniques