Physique
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Item Study of the physical properties of thin films of Fe2O3 doped with copper and aluminum, prepared by spray pyrolysis(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Chibani, Aboubaker; Kendil, Djamel(Directeur de thèse)(In this work, pure ?-Fe 2 O hematite sheets doped with aluminum (Al) and copper (Cu) were prepared by sputtering method with moving nozzle SPMN at temperature (500°C) with concentration of 0.25 M. Chloride iron (FeCl3) was used as a source of iron oxide and aluminum chloride hexahydrate (AlCl336HO) and copper sulfate (CuSO42) were used as aluminum and copper sources, respectively. The diagnosis was aided by the following imaging techniques: X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis and FTIR spectroscopy . The X-ray diffraction spectra of all samples show a polycrystalline rhombohedral structure with a preferred orientation (110) and the absorption intensity ratios change with the doping ratios of aluminum (Al) and copper (Cu). The crystallite size values of pure and doped samples (Cu/Al ?-Fe2O) range between (33.01 -13.54 nm). UV-Vis spectroscopy was utilized to systematically examine the optical properties of 3Cu/Al-doped ?-Fe?O? samples. The analysis revealed a high optical transparency of approximately 95% across all samples, indicating minimal light absorption in the visible range. Furthermore, the optical band gap energies, calculated from the Tauc plots, were found to lie within the range of 2.14 to 2.70 eV. FTIR spectra showed the formation of iron(III) oxide crystals with the presence of Fe-O bond in most samples. Scanning electron microscopy (SEM) results showed that the surface of the pure and grafted substrates was completely covered with a homogeneous surface with few pores.)Item Contribution à l'étude de l'équation de schrodinger avec un potentiel complexe : cas particulier des potentiels PT-symétriques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Rouabhi, Fatima-Zohra; Mezhoud, Reda(Directeur de thèse)L'étude des potentiels complexes en mécanique quantique est d'un grand intérêt du fait qu'ils entrent dans la description théorique de plusieurs phénomènes physiques. Une classe spéciale de ces potentiels, à savoir, les potentiels complexes PT-symétriques, présente une propriété très intéressante qui est la réalité du spectre d'énergie. Il a été conjecturé que cette propriété est une conséquence directe de l'invariance de ces potentiels sous l'application simultanée de l'opérateur de parité P et de l'opérateur de renversement du temps T. La présente thèse est consacrée à l'étude de l'équation de Schr?dinger pour ce type de potentiels. Dans ce cadre, nous avons développé une approche originale et e?cace de résolution basée sur l'intégration numérique de cette équation. Nous avons ainsi établi des critères de quanti?cation relatifs à ce type de potentiels, lesquels nous permettent de sélectionner les énergies et les états propres du système étudié. Ces critères ont été déterminés en considérant essentiellement la parité de la fonction d'onde. Cette approche a été testée sur cinq exemples de potentiels complexes PT-symétriques. Les quatre premiers exemples ont été choisis de manière que leurs spectres d'énergie soient déjà déterminés dans d'autres travaux. Ceci a?n de faire une comparaison permettant de véri?er l'e?cacité de notre méthode. Nous sommes ainsi parvenus à reproduire les valeurs d'énergie publiées dans d'autres travaux avec une erreur toujours meilleures que 1%. Dans le cinquième exemple, qui porte sur le potentiel de l'oscillateur anharmonique complexe PT-symétrique, nous avons appliqué une résolution approchée en utilisant la méthode variationnelle, d'une part, et la théorie des perturbations indépendantes du temps, d'autre part. Les résultats issus de ces deux méthodes approximatives sont été comparés à ceux obtenus en appliquant la méthode proposée dans ce travail. De même que pour les exemples tests, nos résultats ont été très satisfaisants dans ce cas aussi. A travers l'étude de ces cinq exemples, nous pouvons conclure à l'e?cacité de notre approche et de la valider pour qu'elle soit adaptée à tous les potentiels complexes PT-symétriquesItem The use of the hydrothermal technique in the development of nanomaterials for photocatalysis and solar cells(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2025) Chabira, Fares; Toubane, Mahdia(Directeur de thèse)This study investigates the synthesis, characterization, and photocatalytic performance of zinc oxide (ZnO) and magnesium oxide (MgO) nanostructures synthesized using green and hydrothermal methods, with a focus on the influence of pH, doping, and the incorporation of plant extracts. ZnO nanorods (NRs) were synthesized at three different pH values, and X-ray diffraction (XRD) analysis confirmed the formation of high-purity hexagonal Wurtzite-type ZnO. Grain size increased with decreasing pH, and scanning electron microscopy (SEM) confirmed the nanorod morphology. Photocatalytic tests revealed excellent degradation rates of methylene blue (MB) and methyl orange (MO), which increased with the pH value. The degradation rates reached approximately 95% and 64%, respectively, after 30 minutes of UV irradiation. Further enhancement of ZnO NRs was achieved by adding eucalyptus leaf extract, resulting in improved photocatalytic performance, with 94.77% MB degradation after 90 minutes. SEM and transmission electron microscopy (TEM) analyses revealed rod-like structures for green-synthesized ZnO NRs, with XPS confirming the incorporation of biosynthetic impurities. In parallel, MgO nanostructures were synthesized through green methods and chemical doping. XRD analysis revealed a cubic crystal structure . SEM imaging showed a transformation in morphology from plate-like structures in pure MgO to quasi-spherical particles in the green-synthesized samples. Photocatalytic performance was robust, with over 85% dye degradation efficiency after three cycles, driven by hydroxyl radicals. Doping MgO with polyvinylpyrrolidone (PVP) improved colloidal stability and photocatalytic efficiency, However, excessive PVP (?2.5 g) hindered photocatalytic activity by blocking active sites. These results demonstrate the potential of both ZnO and MgO nanostructures for practical and sustainable photocatalytic applications, with green synthesis and doping strategies enhancing their performance and stabilityItem Etude des écoulements des fluides visqueux chargés de Paraffine(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Benhacene, Oussama; Boucetta, Rachid(Directeue de thèse)Les écoulements de fluides visqueux charges de paraffine, concernent plusieurs secteurs d'activité tels que l'industrie des hydrocarbures : la production et distribution de produits pétroliers, le transport des huiles par canalisation…etc. Le problème d'apparition de dépôts de paraffine lors de l'écoulement lorsque la température de l'environnement extérieur (où le brut est transporté) est inférieure à la température de cristallisation de paraffine. Ces dépôts engendrent l'obstruction partielle ou totale des pipelines, induisant ainsi un ralentissement ou un arrêt de la production. La nécessité de modéliser et d'optimiser le fonctionnement de ce moyen de transport constitue avant tout un impératif. Pour cela, nous avons modélisé l'écoulement ascendant des fluides visqueux chauds chargés de paraffine, dans un pipeline de section circulaire, en régime turbulent situé dans la zone de Blasius. En reprenant les équations fondamentales de la mécanique des fluides, transfert de chaleur et du transfert de masse. L'aspect hydrodynamique a constitué l'axe principal de la modélisation théorique du problème. Une forme adimensionnelle complète des principaux paramètres de l'écoulement est mise au point afin de montrer l'influence des principaux paramètres physiques en présence. Les relations constitutives sont données en fonction des différents paramètres de similitude adaptés à ce type d'écoulement, dont les principaux sont : nombre de Peclet, nombre de Nusselt et nombre de Reynolds. Le calcul numérique mené avec un algorithme, basé sur la méthode de Runge-Kutta d'ordre quatre. Les effets de la diffusion moléculaire, du cisaillement, de la porosité et la solubilité de paraffine ont été quantifiés et commentés. Il s'en est suivi une comparaison des résultats obtenus avec le modèle établiItem Elaboration et caractérisation de matériaux et nanomatériaux magnétiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2024) Gaci, Yacine; Aouaroun, Tahar(Directeur de thèse)Dans ce travail, nous avons étudié l'effet de la teneur en fer sur la structure, la morphologie et les propriétés magnétiques des poudres de (Ni synthétisées par méthode hydrothermale. Plusieurs échantillons ont été élaborés pour différentes teneurs en Fe (x=0, 3, 5, 7, 10 et 13,5). Les échantillons préparés ont été caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et magnétométrie à échantillon vibrant (VSM). A partir des spectres XRD, nous avons montré la présence d’une phase majoritaire : cubique à face centrée (CFC). Le paramètre de réseau augmente avec l'augmentation de la teneur en Fe. La taille des grains varie également avec la teneur en Fe pour atteindre une valeur minimale de 32 nm pour le (Co 40 Ni 60 ) 90 Fe . A partir des courbes d'hystérésis, nous avons extrait l'aimantation de saturation, Ms, et la coercivité, Hc. Nous avons remarqué que Ms augmente puis diminue en fonction de la teneur en Fe. Les valeurs de Hc varient de 156 Oe à 186 Oe selon la forme des particules. 10 Nous avons par la suite étudié l’effet de l'hydroxyde de sodium sur la structure, la morphologie et les propriétés magnétiques des poudres de (Ni synthétisées par méthode hydrothermale. Nous avons préparé une série de 5 échantillons dans lesquels nous avons utilisé, pour l'élaboration, une quantité différente de NaOH pour chaque échantillon (1g, 3g, 5g, 7g et 9g). Les échantillons préparés ont été caractérisés par diffraction des rayons X (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB) et magnétométrie à échantillon vibrant (VSM). A partir des spectres XRD, nous avons montré la présence d’une phase cubique à face centrée (CFC) pour tous les échantillons. La taille des grains varie avec la teneur en NaOH pour atteindre une valeur minimale de 22 nm pour l'échantillon élaboré avec 3g de NaOH. A partir des courbes d'hystérésis, nous avons extrait l'aimantation de saturation, M S , et la coercivité, H C 2 60 Co 60 40 Co ) 100-x 40 . Les valeurs minimales de M , et H C se retrouvent pour le même échantillonItem Dynamique de spin et spin torque transfert dans les jonctions magnétiques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Aissat, Djamel; Baadji, Nadjib(Directeur de thèse)Une étude théorique, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour la structure électronique combinée avec le formalisme de la fonction de Green hors équilibre (NEGF) pour le transport électronique, a été utilisée pour déterminer les propriétés électroniques et magnétiques de l’antiferromagnétique L1 0 MnPt et les jonctions à base de MnPt, notamment Au/MnPt/S/Fe/Au, où S est la couche séparatrice, soit métallique (Au) ou isolante (MgO). On a pu montrer que le magnétisme de l’antiferromagnétique MnPt est corrélé à sa structure cristalline. Donc le MnPt peut être utilisé dans un dispositif piezo-spintronique. En plus on a étudié le transport électronique dans les jonctions à base de l’AFM MnPt et on a montré pour les jonctions Au/MnPt/Au/Fe/Au et Au/MnPt/MgO/Fe/Au présentent une GAMR de 30 %, et une TAMR de 32 % respectivement et par conséquent l’existence deux états logiques distincts et stables 0 et 1 correspondant respectivement aux deux configurations parallèle et perpendiculaire. On a montré aussi que dans la jonction antiferromagnétique avec un isolant comme séparateur (MgO), on peut passer de l’état logique 1 à l’état logique 0 par un stimulus externe, et cela est du au couplage d’échange inter couches non colinéaire, qui présente une barrière largement inférieure à celle de la jonction où le séparateur est métallique (Au). Ce dernier couplage combiné avec l’anisotropie magnétique représentent les ingrédients suffisants pour déterminer la dynamique de spinItem Synthesis and characterization of nanostructured(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Bouelkreb, Imane; Guittoum, Abderrahim(Directeur de thèse)Magnetic nanomaterials (MNMs) are of particular interest due to their unique properties that differ from their bulk counterparts, making them suitable for a wide range of applications, including data storage, environmental remediation, and biomedical fields. One class of magnetic nanomaterials that has received particular attention is transition metal nanoparticles (NPs), such as cobalt, iron and their alloys. The unique properties of cobalt and iron cobalt nanoparticles make them hold great potential for a variety of applications where ferromagnetic materials are required. In this dissertation, the hydrothermal synthesis of Co and FeCo nanoparticles was investigated to explore their structural, microstructural, and magnetic properties. The hydrothermal method was chosen for its simplicity, cost-effectiveness, and flexibility in selecting various synthesis parameters. However, achieving optimal results can be challenging due to the complexity involved in selecting and controlling the appropriate reaction conditions. Therefore, the aim of this research was to develop a simple and cost-effective process for the hydrothermal synthesis of high-quality FexCo1-x nanoparticles. The study also aims to investigate the structural, microstructural, and magnetic properties of the synthesized nanoparticles. The findings from this research will contribute to a better understanding of the hydrothermal synthesis of nanoparticles and may have implications for their future applicationsItem Etude des propriétés structurales microstructurale et magnétiques des nanomatériaux ternaires (Fe80Ni20)100-xYx(Y= Co, Si(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Ourihane, Hafida; Guittoum, Abderrahim(Directeur de thèse)Les poudres nanostructurées (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si x et (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Co (x= 0, 5, 10, 15 et 20 at. %) ont été préparées par broyage mécanique a haute énergie à l’aide d’un vario-broyeur planétaire P4. L’évolution de la morphologie des particules des poudres, le changement structural et microstructural ainsi que les propriétés magnétiques et hyperfines ont été étudiées en fonction de la concentration de Si et Co en utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie M?ssbauer et la magnétométrie a échantillon vibrant (VSM) Pour les deux séries (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si x et (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Co x une solution solide désordonnée ?-Fe(Ni-Si) et ?-Fe(Ni-Co) de structure cubique centré (cc) ont été formées après 72 h de broyage. Lorsque la concentration de Si et Co augmente, le paramètre de maille diminue progressivement. Pour la série (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si , la taille moyenne des grains diminue de 21 nm à 14 nm, alors que, le taux moyen de microdéformation augmente jusqu’à 0.46 %. Cependant pour la série (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Co x x une légère variation de la taille moyenne des grains et le taux moyen de microdéformations. Pour la série (Fe 80 Ni 20 ) 100-x Si les cycles d’hystérésisont montré un comportement ferromagnétique des poudres broyées. Les spectres M?ssbauer confirment l’existence d’une solution solide ferromagnétique désordonnée ?-Fe(Ni-Si) avec de différents environnements autour d’un atome de Fe. Cependant, le champ hyperfin moyen diminue jusqu'à 28 T pour x= 20 at. % de Si. Pour la série (Fe 80 Ni x 20 ) 100-x Co , les mesures magnétiques ont montréqu’avec l'augmentation de la concentration de Co, l'aimantation à saturation est augmentée légèrement jusqu'à 204 emu/g pour x= 20 at. % et la coercivité aussi augmente et atteint une valeur de 24 Oe pour x= 20 at. %. La spectroscopie M?ssbauer confirme la formation de la solution solide ?-Fe(Ni-Co) après 72 h. De plus, une augmentation du champ hyperfin de 33.98 T pour le composé binaire Fe 80 Ni 20 x jusqu’à 34.98 T pour le composé ternaire Fe 64 Ni . 16 Co 20Item Electronic structure and physical properties of half-metallic ferromagnetic compounds : a first-principles study(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Daoudi, YoucefDiluted magnetic semiconductors (DMSs) are a class of materials belonging to half-metallic materials which exhibit interesting characteristics such as lower energy consumption, and higher density, and speed data transfer. These materials have potential applications in spintronics and magnetic storage and optoelectronic devices. However, the physical properties of DMSs are highly dependent on their specific composition and structure, making them difficult to predict and control. In this thesis, first-principles calculations are used to study the structural, electronic and magnetic, and optical properties of CaTe and CaSe doped with V, Cr, and Mn elements with various concentrations. The focus is on understanding the relationship between the composition, impurity type and concentration effect of these materials and their properties based on density functional theory (DFT), which is a widely used method for studying the electronic properties of materials. As known that TB-MBJ functional gives results related to the occurrence of the band gaps, we used TB-MBJ to explore the electronic, magnetic, and optical properties of studied compounds. The chemical stability was confirmed with cohesion and formation energy. We found ferromagnetic configuration with 100% spin-polarization at Fermi level (EF) for Cr-doped CaTe and CaSe due to the presence of strong double exchange interaction, while V and Mn-doped CaTe and CaSe favor the antiferromagnetic configuration caused by the existence of antiferromagnetic superexchange interaction. These two exchange interactions are fueled by strong p-d exchange interaction. We found large half metallic gaps and high curie temperature (TC) for Cr-doped. The introduction of transition metal atoms creates energy levels that have a significant impact on the electronic and optical properties of a material, ultimately affecting the material's ability to absorb light. Armed with our expertise in these key properties, we candidate CaTe and CaSe-based DMSs for future spintronics applications in the years to comeItem L'élaboration du silicium multicristallin : étude, caractérisation et valorisation(Université M'Hamed Bougara Boumerdes : Faculté des Sciences, 2022) Kerkar, Fouad; Kheloufi, Abdelkrim(Directeur de thèse)Le silicium cristallin produit par la solidification directionnelle domine toujours l'industrie photovoltaïque en raison du facteur qualité / prix ; il s'avère le moyen le plus optimal pour obtenir des rendements élevés de cellules solaires photovoltaïques avec un faible coût de production. La nature et la distribution des impuretés existantes au niveau des plaquettes produites de silicium multicristallin (mc-Si) affectent négativement l'efficacité de conversion de la cellule solaire obtenue. Ainsi, les performances de la cellule solaire dépendent directement de la qualité de la plaquette du lingot mc-Si élaboré. Le lingot de silicium multicristallin est développé en extrayant la chaleur du fond du creuset grâce au bloc échangeur de chaleur. Ainsi, l'interface solide-liquide se déplace du bas vers le haut du creuset. La vitesse de croissance est contrôlée pour favoriser la croissance d'une structure cristalline de haute qualité en ajustant la position du creuset et la puissance de chauffage. L'objectif est d'obtenir des grains alignés verticalement qui indiquent une bonne croissance directionnelle. Dans notre travail, la qualité des plaquettes sera principalement étudiée du point de vue morphologique, électrique et chimique. L'analyse de la résistivité et de la durée de vie des porteurs de charge minoritaires a été réalisée en utilisant respectivement la technique des 4 points et la technique de photo-conductance quasi-stationnaire (QSSPC). La détermination des concentrations d'oxygène et de carbone a été réalisée grâce à la technique de Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR) et de Spectrométrie de Masse d'Ions Secondaires (SIMS). L'étude des dislocations a été donnée à l'aide d'un microscope électronique à balayage (SEM). Les lingots élaborés par technique HEM ont montrés la formation de gros grains uniformes avec une taille de l'ordre du cm accompagnés de joints de grains orientés verticalement. La résistivité diminue d'une valeur élevée à une valeur faible enregistrée respectivement dans le bas et le haut du lingot. Par ailleurs, la valeur de la durée de vie maximale se situe dans le plan horizontal moyen du lingot. Les résultats de la concentration en oxygène montrent que celle-ci augmente généralement, près de la paroi du creuset tandis que la concentration en carbone diminue du sommet vers le bas du lingot. Les investigations sur les dislocations révélées montrent l'aspect qualitatif de leur distribution ainsi que leur densité, et ce dans plusieurs régions du lingot. Ces résultats fournissent des informations quantitatives sur la concentration des impuretés légères ainsi qu'une vue d'ensemble de leur distribution spatiale au sein du lingot mc-Si final, dans le but d'améliorer sa qualité