Etudiant : NAJID EL MEKKI

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

Encadrant : Pr. DERKAOUI ISSAM

Annèe : 2026

Résumé : Le trioxyde de tungstène (WO₃) est un semi-conducteur à large bande interdite dont les propriétés physiques et fonctionnelles sont fortement influencées par la présence de lacunes d'oxygène. La forme non stœchiométrique, notée WO3-x est notamment utilisée dans diverses applications, comme les fenêtres intelligentes, en raison de ses remarquables propriétés électrochromiques. Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés électroniques et optiques du WO3-x à l'aide de méthodes ab initio basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Afin d'améliorer la description des états électroniques excités, nous avons appliqué la correction de Hubbard (DFT+U) ainsi que la méthode DFT-1/2 pour estimer plus précisément la bande interdite. À travers ces approches, nous avons analysé l’effet de la concentration des lacunes d’oxygène sur l’énergie de formation et la structure électronique, en particulier sur la distribution de la densité d’états et la valeur de l’énergie de gap. Nos résultats montrent que les lacunes d’oxygène introduisent des états quasi-localisés à l’intérieur de la bande interdite, conduisant à une réduction du gap et même à l’apparition d’un comportement métallique de la même façon que pour les semi-conducteurs dégénérés. Par conséquent, ces défauts induisent des modifications significatives des propriétés optiques. Le caractère métallique donne en effet lieu à l’absorption des électromagnétiques dans le visible et l’infra-rouge par excitation des plasmons de surface dans les nanoparticules de WO₃), menant à des propriétés d’électrochromisme plasmonique. Ainsi, les transformations structurales et électroniques liées aux lacunes d’oxygène jouent un rôle déterminant dans la modulation de la réponse optique du WO3-x nanostructuré, en particulier dans les régions du visible et de l’infrarouge. Mots-clés : WO3-x , Lacunes d’oxygène, DFT+U, DFT-1/2, Structure électronique, Propriétés optiques, Electrochromisme plasmonique.