Etude théorique du lien entre structure électronique locale et environnement structural et chimique dans les alliages et couches minces à base de métaux de transition : application au système CoAu
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StrasbourgDisciplines:
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Abstract EN:
This thesis has consisted of characterizing theoretically the atomic structure of pure nanostructured (or no) surfaces (substrates), and of metallic deposits (hetero-epitaxial) on these surfaces. Our study was revolved around three axis: The first concerns the study of pure metallic surfaces (Ir, Pt and Au) used to study the origin of stacking defaults at surfaces from electronic structure point of view. This study was conducted within through the tight-binding (TB) method (continued fraction - recursion) by taking explicitly into account the sp-d hybridization which plays an important role, although it is usually neglected. The aim of the second axis is to find a rule for charge transfer in the mixed system CoAu using DFT-SIESTA calculations, to include them later in TB calculations for systems based on alloys metal. In this aim, we studied a series of model configurations to characterize the system CoAu regarding its chemical tendency, the charge transfer, and the local magnetic moments. We have shown that this rule reduces to a charge neutrality by site, species and chemical orbital. In the third axis, we applied this rule of neutrality in TB calculations for specific applications (alloys, Co deposition on Au (111)). In conclusion, we demonstrated the ability of the tight-binding method to give a relevant description of the local electronic structure linked with chemical and structural environment in transition metal alloys and low dimensionality systems.
Abstract FR:
Ce travail de thèse a consisté à caractériser théoriquement la structure atomique de surfaces pures (substrats) nanostructurées ou non et de dépôts métalliques (hétéro-épitaxiés) sur ces surfaces. Notre étude s'est articulée autour de trois axes : Le premier axe concerne l'étude de surfaces pures métalliques (Ir, Pt et Au) afin d'étudier l'origine des nanostructurations à base de fautes d'empilement et ceci du point de vue de la structure électronique. Cette étude a été réalisée grâce à la méthode des liaisons fortes (TB, fraction continue–récursion) en prenant en compte explicitement l’hybridation sp-d qui joue un rôle important bien qu’elle soit usuellement négligée. Dans le deuxième axe, l'objectif était de déterminer une règle de transfert de charge pour le système mixte CoAu à partir de calculs DFT-SIESTA afin de l'utiliser dans des calculs TB sur les systèmes à base d’alliages métalliques. Pour ce faire, nous avons étudié une série de configurations modèles afin de caractériser le système CoAu en ce qui concerne sa tendance chimique, les transferts de charge et les moments magnétiques locaux. Nous avons ainsi démontré que cette règle se réduit à une neutralité de charge par site, par espèce chimique et par orbitale. Dans le troisième axe, nous avons appliqué cette règle de neutralité dans des calculs TB pour des applications particulières (alliages, dépôts de Co sur Au(111)). En conclusion, nous avons montré la capacité de la méthode des liaisons fortes à donner une description pertinente de la structure électronique locale en lien avec l'environnement chimique et structural dans les systèmes à base d'alliages de métaux de transition et de basse dimensionnalité.