Etude ab-initio de la structure magnétique de Mg2X (X = Si, Ge, Sn) dopés Gadolinium

Abstract

استعملت نظرية الكثافة الوظيفية (DFT)القائمة على طريقة الموجات المستوية المعدلة الخطية لجهد تام (FP -LAPW)لدراسة الخصائص الهيكلية والإلكترونية لـلمركباتMg2X(X= Si, Ge et Sn)في الصيغة البلورية من نوع CaF2. ضمن تقريب التدرج المعمم(GGA-PBE) تمتحديدأبعادالبلورةمنخلالحسابثابتالشبكةومعاملاتالانضغاطيةومشتقاتهاوحسابالحجملكلمركبو أسلوب نهج باك جونسون المعدل ( (mBJ-GGA-PBEلحساب مستويات الطاقة و تحديد فجوة الطاقة. تبينمن بنية النطاق الإلكتروني وكثافة الحالات أن المركباتMg2X(X= Si, Ge et Sn)لها فجوة غير مباشرة في الاتجاه . X خصص الجزء الثاني لدراسة المغناطيسية في أشباه الموصلاتMg2X(X= Si, Ge et Sn) المنشطة(Gd) باستخدام التقريبيينGGA و GGA + Uلمصطلح التبادل والارتباط. لحساب تأثيرات الارتباط الموجودة في الطبقات المعبئة جزئيا(Gd) f استخدمنا العامل Hubbard U بقيمة متغيرة في هامش يتراوح بين 2-8 الكترون فولت Mg62Gd2X32(X= Si, Ge etSn) المنشطة Gdهي مركبات معدنية مغناطيسية لها قيم كبيرة لدرجة حرارة كوري تبين ان التقريبيين (GGA + U et mBJ + U) يعطيان أفضل وصفً للخصائص الإلكترونية والمغناطيسية للمركبات Mg2X(X= Si, Ge et Sn) Sالنقية والمنشطة The full potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method based on density functional theory (DFT) is used to study the structural and electronic properties of the Mg2X(X= Si, Ge and Sn)compound in the antifluorite structure of CaF2type. Using the generalized gradient approximation (GGA-PBE) and the modified Becke-Johnson approximation (mBJ-GGA-PBE) for energy and exchange-correlation potential. The lattice parameters, the bulk modulus and its pressure derivative are in good agreement with other theoretical and experimental data. The electronic band structure and the density of states show that the compounds Mg2X (X = Si, Ge and Sn) have an indirect gap in the direction X. The second part was devoted to the study of ferromagnetism in the gadolinium Gd-doped Mg2X semiconductors (X = Si, Ge, Sn). Using the two approximations GGA and GGA + U for the exchange and corrélation interaction. To account for the correlation effects existing in partially located f (Gd) localized layers. For these materials, we used the parameter Hubbard U; the values of U are varied in a margin between 2-8 eV. Mg62Gd2X32 (X = Si, Ge and Sn) doped Gd are magnetic metal compounds with large Curie temperature values. It has been found that the two exchange potentials (GGA + U and mBJ + U) provide a better description of the electronic and magnetic properties of the pure and doped compound. Key words: Functional theory of density; FP-LAPW, GGA + U; Semiconductor ; ferromagnetism ; Mg2X (X = Si, Ge and Sn); f; Rare earth; Godalonium Gd. La méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) basée sur la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) est utilisée pour étudier les propriétés structurales, électroniques et magnétiques du composé Mg2X (X=Si, Ge et Sn). Dans la structure antifliorite de type CaF2. En utilisant l'approximation du gradient généralisé (GGA-PBE) et l’approximation de Becke-Johnson modifiée (mBJ-GGA-PBE) pour l'énergie et le potentiel d'échange-corrélation. Les paramètres de maille, les modules de compressibilités et leurs dérivées premières par rapport à la pression calculés sont en bon accord avec d’autres données théoriques et expérimentales. La structure de bande électronique et la densité d'états montrent que les composésMg2X (X=Si, Ge et Sn) possèdent un gap indirect suivant la direction X. La deuxième partie a été consacrée à l’étude du ferromagnétisme dans les semi-conducteurs Mg2X(X= Si, Ge et Sn) dopés au gadolinium Gd. En utilisant les deux approximations GGA et GGA+U pour le terme d’échange et de corrélation. Pour rendre compte des effets de corrélation existant dans les couches localisés f (Gd) partiellement remplies, pour ces matériaux, nous avons utilisés le paramètre Hubbard U, les valeurs de U sont variées dans une marge entre 2-8 eV.Mg62Gd2X32 (X = Si, Ge et Sn) dopé Gd sont des composés métalliques magnétiques aux grandes valeurs de températures de Curie. Il a été constaté que les deux potentiels d'échange (GGA + U et mBJ + U) fournissent une meilleure description des propriétés électroniques et magnétiques des composés purs et dopés. Mots clés : Théorie fonctionnelle de la densité; FP-LAPW, GGA+U ; Semi-conducteur Mg2X (X= Si, Ge et Sn) ; Semi-conducteur; ferromagnétisme ; terre Rare ; Gadolinium Gd.