Modélisation ab initio des pérovskites doubles halogénées A2BB’X6 : impact des substitutions aux sites A et B sur les propriétés physiques

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Monsieur EJJABLI Abdelkebir, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : « Modélisation ab initio des pérovskites doubles halogénées A2BB’X6 : impact des substitutions aux sites A et B sur les propriétés physiques ».

La soutenance publique aura lieu le Mercredi 08 Juillet 2026 à 10h00 à la salle 1 du Pôle des Etudes Doctorales de l’Université Sultan Moulay Slimane de Béni Mellal, devant le jury composé de :

• Monsieur MABROUKI Mustapha : Professeur, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Président;

• Monsieur CHRAFIH Younes : Maître de Conférences Habilité, Faculté des Sciences, Université Mohamed V, Rabat, Rapporteur;

• Monsieur BOUGAYR El Houssayne : Maître de Conférences Habilité, Ecole Supérieure de Technologie, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur;

• Monsieur LFAKIR Abderrazak : Professeur, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur; 

• Monsieur RAHMANI Khalid : Professeur, Ecole Normale Supérieure, Université Mohamed V, Rabat, Examinateur;

• Monsieur DRIOUICH Mohamed : Professeur, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Beni Mellal, Examinateur;

• Monsieur LACHTIOUI Youssef : Maître de Conférences Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Beni Mellal, Co-directeur de thèse;

• Monsieur BAJJOU Omar : Maître de Conférences Habilité, Faculté des Sciences et Techniques, Université Sultan Moulay Slimane, Beni Mellal, Directeur de thèse.

Résumé:

Cette thèse de doctorat présente une étude approfondie ab initio des pérovskites doubles halogénées sans plomb, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), dans le but de comprendre et d’ajuster leurs propriétés structurales, mécaniques, électroniques et optiques pour des applications optoélectroniques et photovoltaïques. Le travail se concentre sur la famille A2BB′X6 et explore les modifications chimiques induites par l’ingénierie cationique aux sites B et A.

Dans une première partie, K2AgSbBr6 est étudié comme composé de référence. Sa sta-bilité structurale et dynamique est confirmée à travers l’analyse des facteurs de tolé-rance et octaédral, l’énergie de formation négative et les calculs de dispersion des pho-nons. Les analyses de la structure de bandes électroniques et de la densité d’états révè-lent un comportement semiconducteur indirect avec une forte hybridation orbitale entre les états Ag-d, Sb-p et Br-p. Les propriétés optiques mettent en évidence une ab-sorption marquée dans le domaine visible, une réflectivité modérée et une réponse dié-lectrique favorable, soulignant son potentiel en tant que matériau absorbant efficace.

Ensuite, l’effet de la substitution au site B est examiné dans les composés K2AgMBr6 (M = P, In, Sb, Bi). Les résultats montrent que la substitution cationique modifie signi-ficativement la nature et l’amplitude de la bande interdite, le seuil d’absorption optique et la réponse diélectrique. En particulier, K2AgInBr6 présente une bande interdite di-recte, tandis que les composés à base de Sb et de Bi possèdent des bandes interdites in-directes plus larges, adaptées à différentes fonctionnalités optoélectroniques. L’analyse des phonons confirme la stabilité dynamique de la majorité des composés étudiés.

Une étude comparative entre K2AgSbBr6 et K2NaScBr6 est ensuite réalisée afin d’examiner l’impact du remplacement des cations B′/B″. Cette substitution entraîne des différences notables en termes de rigidité du réseau, de comportement élastique, de structure électronique et de réponse optique. Alors que K2AgSbBr6 est plus adapté à l’absorption de la lumière visible, K2NaScBr6 présente une large bande interdite di-recte, ce qui le rend attractif pour des applications optoélectroniques dans l’ultraviolet.

Enfin, l’ingénierie cationique au site A est systématiquement étudiée dans la série A2AgSbBr6 (A = Li, Na, K, Rb, Cs). Les résultats montrent que l’augmentation du rayon ionique du cation A améliore la stabilité structurale et permet d’ajuster la ducti-lité mécanique, l’énergie de la bande interdite, la constante diélectrique et l’absorption optique. Parmi les composés étudiés, K2AgSbBr6 apparaît comme le meilleur compro-mis entre stabilité structurale, robustesse mécanique et capacité de captation lumi-neuse.

Dans l’ensemble, cette thèse démontre que l’ingénierie cationique constitue une straté-gie efficace pour ajuster les propriétés multifonctionnelles des pérovskites doubles ha-logénées sans plomb et permet d’identifier des candidats prometteurs pour des disposi-tifs optoélectroniques et photovoltaïques stables et performants.

Mots-clés : Pérovskites doubles halogénées ; Théorie de la fonctionnelle de la densité ; Substitution cationique ; Propriétés optoélectroniques ; Dispositifs photovoltaïques.