Recherche de nouveaux matériaux thermoélectriques par criblage ab-initio de composés intermétalliques ternaires

Abstract

International audienceDans le but de trouver de nouveaux matériaux thermoélectriques, une approche de criblage sur un large ensemble large de composés ternaires par des méthodes de calculs des propriétés électroniques basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a été mise en oeuvre. Cette approche a permis d’examiner 570 compositions possibles d’intermétalliques ternaires TMX: T un métal de transition des colonnes Ti, V, Cr, une terre rare ou un alcalino-terreux, M un élément de la première ligne des métaux de transition et X un élément sp (Al, Si, P, Sn et Sb). Le processus de criblage se fait en plusieurs étapes dans le but d’identifier les composés stables et ceux qui sont semi-conducteurs.Dans un premier temps, une étude systématique des bases de données cristallographiques a permis d’identifier quatre types structuraux prédominants pour la stœchiométrie « 1 :1 :1 » : TiNiSi (Pnma, 62), MgAgAs (F-43m, 216), BeZrSi(P63/mmc, 194) and ZrNiAl (P-62m, 189). Toutes les compositions possibles (13 T * 9 M * 5 X = 570) ont été envisagées et calculées par DFT pour les 4 prototypes structuraux. Ces calculs ont permis de prédire pour chaque composition si elle est stable thermodynamiquement, et si oui quel est le prototype structural le plus favorable. Ensuite, la structure électronique de chaque composé a été analysée afin d’éliminer les TMX qui sont métalliques pour ne garder que les semi-conducteurs. Ce travail de criblage a ainsi permis d’identifier 472 composés stables parmi lesquels 21 sont prédits comme étant non-métalliques