Étude ab-initio du ferromagnétisme dans les matériaux ferromagnétiques demi-métalliques de type MBi (M = Ca, Sr, Ba)

Abstract

الملخص (بالعربية) :

ملخص : تعاظم في الآونة الحالية الاهتمام بالمغناطيس في بعض المواد التي تحتوي فقط على الكترونات s وp والتي لها تطبيقات هامة في مجال أجهزة الالكترونيات الدوارنية . بواسطة طريقة الأمواج المستوية خطيا FP-LAPW والتي ترتكز على نظرية الكثافة الدالية DFT مدمجة ضمن برنامج WIEN2K قمنا بحساب الخصائص البنيوية , الالكترونية , المغناطيسية ,المطاطية والبصرية للمركبات الثنائية MBi (M=Ba,Sr,Ca) عن طريق هذه النظرية, قمنا باستعمال تقريب التدرج المعممPBE-GGA لأجل حساب كمون التبادل – الارتباط (XC) بغية حساب الخصائص البنيوية والإلكترونية المراد معرفتها:وسيط الشبكة ،معامل الانضغاط وعصابات الطاقة . وانتهينا بمقارنة التنبؤات الأولية بالنتائج المحققة بالأعمال النظرية المتعلقة بها . استخدمنا النظرية الجديدة mBJلحساب عصابات الطاقة وهذه الأخيرة أثبتت نتائج جد إيجابية مقارنة مع نظرية التقريب المعمم PBE-GGA لمقارنتها مع المعطيات التجريبية والنظرية . وقد وجد أن العزم المغناطيسي في هذه المركبات يساوي عدد كامل وهو نتيجة المدارات P المستقطبة للذرات Bi ، فيما يتعلق بالخواص الالكترونية ، قد وجد أن في معظم الحالات ظهور عدم التماثل بين اللف المغزلي الفوقي واللف المغزلي التحتي ، هناك فجوة النطاق التي تفصل بين حزمة النقل وحزمة التكافؤ بالنسبة للف المغزلي الفوقي على عكس التحتي الذي يلعب دور معدن . أخيرا بالنسبة للخصائص البصرية وجدنا أنه لدينا ظهور قمم عند الترددات المنخفضة نسبيا وتحول المنحنيات الضوئية تارة نحو الترددات المنخفضة وتارة أخرى نحو الترددات العالية. ----------------------------------------------

Résumé (Français et/ou Anglais) : Récemment, il y a un intérêt considérable pour le magnétisme dans un certain nombre de systèmes contenant uniquement des électrons s et p. Les propriétés structurales, magnétiques, électroniques, élastiques et optiques des binaires MBi (M=Ba, Sr, Ca) ont été étudiés en utilisant la méthode de calcul des ondes planes augmentées (FP-LAPW) qui se base sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), implémentée dans le code Wien2k. Dans cette approche, l’approximation du gradient généralisé Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE-GGA) a été utilisé pour le terme du potentiel d'échange et de corrélation. La dépendance en composition des propriétés structurales, magnétiques et électroniques à savoir, le paramètre de maille, le module de compressibilité, le moment magnétique et le gap d’énergie ont été analysé. La nouvelle approximation mBJ à été utilisé pour les calculs des structures de bande. Les résultats obtenus pour la structure de bandes en utilisant mBJ montrent une amélioration considérable par rapport à ceux trouvés en utilisant l’approximation PBE-GGA, ainsi que d’autres travaux théoriques. On remarque que la valeur du moment magnétique total de cette série de matériaux est entière, ainsi nous pouvons prédire que ces composés sont des ferromagnétiques HM. Les structures de bande pour tous les composés présentent un gap séparant les états anion et cation pour la polarisation spin-haut, tandis que pour la polarisation spin-bas, les bandes de valence et de conduction se recouvrent considérablement et il n'y a aucune bande interdite (gap) au niveau de Fermi. Ce résultat confirme la métallicité de ces trois matériaux dans cet état. Enfin, pour les propriétés optiques, nous avons l’apparition de pics vers les basses fréquences et un décalage des courbes optiques soit vers les basses fréquences soit vers les hautes fréquences.