Etude par la technique DFT+U de la structure électronique et magnétique des chalcogenures quaternaires de type CuFe2-III-VI4

Abstract

La détermination des propriétés structurales, électroniques et magnétiques a été réalisée par le biais de la méthode des ondes planes augmentées linearisées FP-LAPW plus orbitales locales base sur la théorie de la fonctionnelle de la densité. Pour le potentiel d’échange et corrélation, l’approximation de la densité locale LSDA et LSDA+U ont été adoptés. Les propriétés structurales sont déterminées à partir des calculs d'énergie totale. Il a été montré que l’introduction du terme de corrélation fait croitre les paramètres de réseau par rapport a la méthode LSDA. Les structures électroniques révèlent que tous ces composés ont un caractère demi métallique ou les spins majoritaires sont des semi-conducteurs et les spins minoritaires sont des conducteurs. Cette demi metallicité exhibe un gap direct et un moment magnétique total de valeur entière 8 μB. Le moment magnétique vient principalement de l’orbitale d du fer et de l’hybridation p-d entre l’anion Se et le cation Fe. Ces résultats les sélectionnent comme de bons candidats pour être utiliser comme des matériaux d’électrodes pour les applications spintronques. ------------------------------------------------Abstract The structural, electronic and magnetic properties of quaternary CuFe2IIISe4 in stannite and kesterite structures (tetragonal structure, space group I42m and I4 respectively) were investigated using the full potential augmented plane wave plus local orbitals method based on density functional theory. For exchange–correlation potential, the local spin density approximation LSDA and LSDA+U schemes were adopted. It is shown that the application of the Coulomb interaction U increases the lattice parameters relative to the LSDA approach. The electronic structures reveal that all these compounds have a half metallic character with the spin up channel being semi-conducting and the spin down being metallic. This half metallicity of the majority spin exhibits a direct band gap, and a magnetic moment of 8 μB. The magnetism comes from the d orbitals of Fe atoms and the p-Se, d-Fe coupling. These results may be of interest for spintronic applications.