Investigation ab-initio des propriétés électroniques, magnétiques et élastiques des alliages Heusler ternaires Cu2MnZ (Z=Si, Al, Ge, Ga, Sn, Sb, In) et quaternaires Cu2MnSi1-xAlx (x = 0 - 1)

Abstract

الملخص (بالعربية) : في هذا العمل، قمنا بدراسة نظرية للخصائص البنيوية، خصائص المرونة، الخصائص الإلكترونية والمغناطيسية لمركبات هوسلر الثلاثية والمركبات الرباعية باستعمال طريقة الأمواج المستوية المتزايدة خطيا ذات الكمون الكامل في إطار النظرية الدالية الكثافة المدمجة في برنامج لتعيين التبادل و التعالق، وضفنا الطريقة التقريبية "التقريب التدرج المعمم" ل بردو¬- بورك - ارنزارهوف مختلف الخصائص المحسوبة للمركبات الثلاثية تتوافق بشكل جيد مع النتائج النظرية والتجريبية الأخرى المتوفرة. فيما يتعلق بالسبائك الرباعية، تبنينا خلايا فائقة تتكون من 32 ذرة. تقدم نتائجنا تنبؤات ل Cu2MnSi1-xAlx حيث لا تتوفر حاليًا بيانات تجريبية أو نظرية. تظهر حسابات خصائص الحالة الأرضية لسبائك Cu2MnSi1-xAlx في حالات التكوين غير المغناطيسية والمغناطيسية أنها مركبات مغناطيسية ومعدنية. علاوة على ذلك، تُظهر حسابات الثوابت المرنة ومعلمات معامل المرونة أن هذه السبائك الرباعية هي قابلة للانحراف ومتباينة. الكلمات المفتاحية : البنية الإلكترونية، الخصائص المرنة والمغناطيسية، حسابات ،السبائك الرباعية،

Résumé (en Français) : Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques, électroniques et magnétiques des composés ternaires d'Heusler Cu2MnZ (Z = Si, Al, Ge, Ga, Sn, Sb et In), et des alliages quaternaires Cu2MnSi1-xAlx (0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.5, 0.625, 0.75, 0.875 et 1), en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW) implémentée dans le code WIEN2k dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT). Pour la détermination du potentiel d'échange et de corrélation, nous avons utilisé l'approximation du gradient généralisé de Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE). Les calculs des propriétés de l'état fondamental des alliages Cu2MnSi1-xAlx pour les états de configurations non magnétique et ferromagnétique montrent qu'ils sont des composés ferromagnétiques et métalliques. Les différentes propriétés calculées des composés ternaires sont en bon accord avec d'autres données théoriques et expérimentales disponibles. Nos résultats fournissent des prédictions pour Cu2MnSi1-xAlx dans lequel aucune donnée expérimentale ou théorique n'est actuellement disponible. De plus, les calculs des constantes élastiques et des paramètres des modules élastiques montrent que ces alliages quaternaires sont ductiles et anisotropes. Les mots clés : Structure électronique, propriétés élastiques et magnétiques, calculs ab-initio, alliages quaternaires, spintronique.

Abstract (en Anglais) :

In this work, we have investigated the structural, elastic, electronic and magnetic properties of ternary Heusler compounds Cu2MnZ (Z = Si, Al, Ge, Ga, Sn, Sb and In), and Cu2MnSi1-xAlx quaternary alloys (0, 0.125, 0.25, 0.375, 0.5, 0.625, 0.75, 0.875 and 1), using the full-potential linearized augmented plane wave scheme (FP-LAPW) implemented in the WIEN2k code within the density functional theory (DFT). For the determination of the exchange and correlation potential, we used the generalized gradient approximation of Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE). The calculations of the ground state properties of Cu2MnSi1-xAlx alloys for nonmagnetic and ferromagnetic configuration states show that they are ferromagnetic and metallic compounds. The different calculated properties of ternary compounds are in good agreement with other available theoretical and experimental data. Moreover, the computed elastic constants and elastic modulus parameters shows that these quaternary alloys are ductile and anisotropic. Keywords : Electronic structure, elastic and magnetic properties, ab-initio calculations, quaternary alloys, spintronics.