Full potential calculations of the elastic, magnetic and thermodynamic properties of some metal Heusler alloys

Abstract

الملخص (بالعربية) : باستعمال نظرية الكثافة الوظيفية DFT تمت دراسة الخواص البنيوية، الالكتروبية، المغناطيسية و الديناميكية الحرارية للمركبين النصف-هاسلر RuMnTe وCoMnTe. أجريت الحسابات على أساس مقاربة الكمون التام للموجات الخطية المتزايدة (FP-LAPW) بتقريب معمم التدرج (GGA) في إطار نظرية باري، بارك و ارنزرهف (PBE) باعتبارها بالأخص علاقة تبادل وظيفية أكثر من كونها جزء من حساب الطاقة الكلية. من خلال التحليل البنيوي للأشرطة الطاقوية و كثافة المستويات المحسوبة من اجل المركبين لوحظ تهجين قوي بين الحالات (د) للذرات ذات التكافؤ العالي (Co,Ru) و الحالات (د) للذرات ذات التكافؤ المنخفض (Mn) للمعادن الانتقالية TM. من خلال دراسة كثافة المستويات العامة و الجزئية (PDOs) و العزم المغناطيسي تبين أن هذان المركبان هما نصف-معادن ممغنطة مستقرة. كما أن تأثير حجم الخلية الأساسية على الخواص نصف-معدنية و المغناطيسية كبير. انه لمن المهم الإشارة إلى أن نتائجنا في ما يخص العزم المغناطيسي الكلي ل CoMnTe يساوي4 μBو3 μBمن اجل RuMnTe تخضع للقاعدة = ZT-18 μtot. باستعمال نموذج ديباي شبه التوافقي الذي يأخذ بعين الاعتبار التأثيرات الفونونية, تمت دراسة لأول مرة تأثيرات الضغط و درجة الحرارة على معامل الخلية، معامل الحجم، معامل التمدد الحراري، درجة حرارة ديباي و السعة الحرارية لهذين المركبين.

---------------------------------------------- Résumé (Français et/ou Anglais) :

First-principles spin polarized density functional theory (DFT) investigations of the structural, electronic, magnetic and thermodynamics characteristics of the half-Heusler, CoMnTe and RuMnTe, compounds are carried out. Calculations are accomplished within the state of the art full-potential (FP) linearized (L) augmented plane wave (APW) computational approach framed within DFT. Generalized gradient approximation (GGA) parameterized by Perdew, Burke and Ernzerhof (PBE) is implemented as an exchange correlation functional as a part of total energy calculation. From the analysis of calculated electronic band structure as well as density of states for both compounds, a strong hybridization between d states of the higher valent transition metal (TM) atoms (Co, Ru) and lower valent TM atoms of (Mn) is observed. Furthermore total and partial density of states (PDOS) of ground state and the results of spin magnetic moments reveal that these compounds are both stable and ideal half-metallic ferromagnetic. The effects of the unit cell volume on magnetic properties and half-metallicity are crucial. It is worth noting that our computed results of total spin magnetic moments, for CoMnTe equal to 4 μB and 3 μB per unit cell for RuMnTe, nicely follow the rule μtot = Zt-18. Using the quasi-harmonic Debye model which considers the phononic effects, the effects of pressure P and temperature T on lattice parameter, bulk modulus, thermal expansion coefficient, Debye temperature, and heat capacity for these compounds are investigated for the first time.