Le multiferroïsme dans les pérovskites à base des terres rares : Étude de premier principe

Abstract

الملخص (بالعربية) :

في رسالة الدكتوراه هذه, قمنا بدراسة نظرية بواسطة طريقة الأمواج المستوية المتزايدة خطيا «FP-LAPW» و التي ترتكز على نظرية دالية الكثافة (DFT) المدمجة في البرنامج WIEN2k. ويندرج هذا العمل ضمن الإطار العام لحساب الخصائص البنيوية, الالكترونية و المغناطيسية للمواد التي تدعى " ortho-gallates" للعناصر الأرضية النادرة ذات البنية التي تدعى "pérovskite" من نوع RGaO3 , مع أن (R = La, Ce, Pr, Nd et Pm). وقد استعملنا تقريب كثافة الموضع (LSDA) لدراسة المواد الغير مغناطيسية و استعملنا تقريب كثافة الموضع ( LSDA+U) لدراسة الالكترونات f الشديدة الارتباط للمواد المغناطيسية للعناصر الأرضية النادرة. أولا قمنا بدراسة الحالة المغناطيسية لهذه المركبات ,و تبين أن الحالة الفيرومغناطيسية (FM) هي الأكثر استقرارا. و لتوضيح تأثير الايونات الموجبة و السالبة للعناصر الأرضية النادرة و الغاليوم (Ga) قمنا بدراسة الخصائص البنيوية والالكترونية كثافة الحالات ،بنية عصابات الطاقة لجميع هذه المركبات،الكثافة الشحنية و كثافة السبين والنتائج المتحصل عليها موافقة للدراسة التطبيقية .و لقد تأكدنا من تواجد المغناطيسية و ما يدعى " multiferroïque" في هده المركبات. . ---------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Dans cette thèse, nous présentons une étude théorique par la méthode des ondes planes augmentées linéarisées «FP-LAPW» basées sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) et implémentées dans le code WIEN2k. Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'étude des propriétés structurales, électroniques et magnétiques des ortho-gallates de terres rares de type pérovskites RGaO3 (R = La, Ce, Pr, Nd et Pm). Nous avons effectuée un calcul de premier principe et on a traitée les matériaux non magnétiques par l’approximation LSDA. Nous avons utilisé l’approximation LSDA+U pour traitée la fort corrélation des états f des éléments de terre rare. Nous avons commencé premièrement par l’étude de la stabilité magnétique de tous ces composés. Nous avons montré que la phase ferromagnétique (FM) est la plus stable pour tous ces matériaux. Ensuite, pour montrer l'effet des cations (l’élément terre rare (R)) et de gallium (Ga), nous avons analysé les paramètres structuraux, les densités de charge et de spin et les densités d'états partielles. Les résultats obtenus correspondent bien aux valeurs expérimentales. Nous avons également étudié et discuté la possibilité du couplage ferromagnétique / ferroélectrique pour former des matériaux multiferroïques. ----------------------------------------------

Abstract In this thesis, we present a theoretical study using the linearized augmented plane wave method "FP-LAPW" based on the density functional theory (DFT) and implemented in the WIEN2k code. This work is falls within the framework of the study of the structural, electronic and magnetic properties of ortho-gallates rare earth perovskite-type RGaO3 (R = La, Ce, Pr, Nd and Pm). We have performed a calculation of first principle and we have treated non-magnetic materials by LSDA approximation. We used the LSDA+U approximation to treat the strong correlation of f states of rare earth elements. We started by studying the magnetic stability of all these compounds. We have shown that the ferromagnetic phase (FM) is the most stable for all these materials. Then, to show the effect of cations (the rare earth element (R)) and gallium (Ga), we analyzed the structural parameters, charge and spin densities and partial densities of states. The obtained results correspond well to the experimental values. We also studied and discussed the possibility of ferromagnetic / ferroelectric coupling to form multiferroic materials.