Ab-initio molecular dynamics study of GeS2 and (M2S)0.33(GeS2)0.66 M=Na, Ag chalcogenide glasses - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2008

Ab-initio molecular dynamics study of GeS2 and (M2S)0.33(GeS2)0.66 M=Na, Ag chalcogenide glasses

Étude par dynamique moléculaire ab-initio des verres de chalcogénures GeS2 et (M2S)0.33(GeS2)0.66 M=Na, Ag

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Abstract

Ab-initio molecular dynamics simulations are used to study GeS2 and (M2S)0.33(GeS2)0.66 M=Na,Ag chalcogenide glasses. A new theoretical method which uses ring statistics is proposed in order to analyse the connectivity of amorphous materials. The cooling rate effect on the physical properties of the GeS2 glasses is analysed. The medium and short range order analysis reveals the existence of a maximum cooling rate above which the structure of the material is too similar to the one of the liquid. This is confirmed by the ring statistics analysis which also highlights major differences between the connectivity of the liquid and the glassy GeS2 structures. Finally the existence of extended charged regions in the glassy GeS2 matrix is confirmed even for the lowest cooling rates. The conditions needed to observe the diffusion of the sodium atoms in the glassy (Na2S)0.33(GeS2)0.66 matrix are studied. When the diffusion process occurs the displacement of the sodium atoms seems to become cooperative. Parametrisation attempts are done in order to model (Ag2S)0.33(GeS2)0.66 and GeS2 chalcogenide glasses using the SIESTA code.
La dynamique moléculaire ab-initio est utilisée pour étudier les verres de chalcogénures GeS2 et GeS2 dopés de formule (M2S)0.33(GeS2)0.66 M=Na,Ag. Une nouvelle méthode théorique d'analyse de la connectivité des matériaux amorphes est proposée en utilisant les recherches d'anneaux. L'effet de la vitesse de trempe sur les propriétés physiques des verres GeS2 est analysé. L'analyse de l'ordre à moyenne et courte portée révèle l'existence d'une vitesse de trempe maximale au dessus de laquelle la structure du matériau est trop proche de celle du liquide. Ceci est confirmé par les résultats des recherches d'anneaux qui permettent également de mettre en avant des différences fondamentales entre les connectivités des phases liquides et vitreuses du GeS2. Enfin la présence de zones chargées est confirmée dans les matrices vitreuses de GeS2, même aux plus basses vitesses de trempe. Les conditions nécessaires à la diffusion des atomes de sodium dans les matrices vitreuses (Na2S)0.33(GeS2)0.66 sont étudiées. Lorsque la diffusion apparaît le déplacement des atomes de sodium semble devenir coopératif. Des essais de paramétrisation sont réalisés pour tenter de modéliser les verres de chalcogénures (Ag2S)0.33(GeS2)0.66 et GeS2 à l'aide du code SIESTA.
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Cite

Sébastien Le Roux. Étude par dynamique moléculaire ab-initio des verres de chalcogénures GeS2 et (M2S)0.33(GeS2)0.66 M=Na, Ag. Matériaux. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00688343⟩
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