Etudiant : EL HADDAD BILAL

Filière : Master Matériaux Avancés et Applications (M2A)

Encadrant : Pr. AHFIR RACHID

Annèe : 2026

Résumé : Ce mémoire porte sur l'étude par simulation ab-initio (DFT) des propriétés structurales, électroniques et optiques du titanate de baryum dopé au magnésium, Ba₁₋ₓMgₓTiO₃, pour x = 12,5 % et x = 25 %, dans la phase tétragonale P4mm, à l'aide du code CASTEP. Le premier chapitre présente une revue bibliographique de la famille des pérovskites (structure, distorsions, dopage et applications). Le deuxième chapitre expose le cadre théorique de la DFT, les théorèmes de Hohenberg-Kohn, les équations de Kohn-Sham, les fonctionnelles GGA-PBE et la fonctionnelle hybride ainsi que les méthodes numériques utilisées. Le troisième chapitre présente les résultats : sur le plan structural, la substitution Ba²⁺ → Mg²⁺ entraîne une contraction du volume de maille (jusqu'à −2,6 %) et un renforcement de la rigidité (B₀ = 172,9 GPa et 163,7 GPa). Sur le plan électronique, les deux compositions présentent un gap indirect de 3,10 eV (x = 12,5 %) et 3,70 eV (x = 25 %), sans états dans le gap. Sur le plan optique, un décalage vers le bleu du seuil d'absorption est observé avec l'augmentation du dopage. Ces résultats démontrent que le dopage en site A est un levier efficace pour contrôler les propriétés structurales, électroniques et optiques du BaTiO₃ en vue d'applications en photocatalyse et en optoélectronique.