Etude des propriétés structurales, électroniques et thermodynamiques du composé Li6BeZrF12

Abstract

الملخص (بالعربية) : يتم حساب الخصائص الهيكلية والإلكترونية والمرنة والديناميكية الحرارية للمركب الرباعي Li6BeZrF12 باستخدام طريقة الموجة المستوية المعززة الكاملة المحتملة (FP-LAPW) المطبقة في رمز WIEN2K على أساس نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) وتقريب التدرج المعمم (GGA) ). تم تقدير ثوابت الشبكة الرباعية (a ،c) ومقارنتها بالنتائج التجريبية. تكشف دراسة بنية النطاق الإلكتروني وكثافة حالة هذا المركب أن Li6BeZrF12 هو عازل. يتم حساب المعلمات المرنة ، مثل الثوابت المرنة ، ومعامل الانضغاط ، ومعامل القص ، ومعامل يونغ ونسبة بواسون نظريًا لأول مرة. تمت دراسة الخواص الحرارية متضمنة معامل التمدد الحراري والسعة الحرارية ودرجة حرارة ديباي باستخدام نموذج ديباي شبه التوافقي. على حد علمنا ، يشكل هذا أول تنبؤ نظري كمي للخصائص الفيزيائية لهذا المركب الرباعي.

الكلمات المفتاحية: المواد المضيفة ، نظرية الكثافة الوظيفية ، الخصائص الإلكترونية ، الخواص المرنة الحرارية ----------------------------------------------Résumé (en Français) : Les propriétés structurales, électroniques, élastiques et thermodynamiques du quaternaire tétragonal Li6BeZrF12 sont calculées en utilisant la méthode d'onde plane augmentée linéarisée à potentiel complet (FP-LAPW) implémentée dans le code WIEN2K basé sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) et l'approximation du gradient généralisée (GGA). Les constantes du réseau tétragonal (a, c) ont été estimées et comparées aux résultats expérimentaux. L'étude de la structure de bande électronique et de la densité d’état de ce composé révèle que Li6BeZrF12 est un isolant. Les paramètres élastiques, tels les constants élastiques, le module de compressibilité, le module de cisaillement, le module d'Young et le coefficient de Poisson sont théoriquement calculés pour la première fois. Les propriétés thermiques, y compris le coefficient d’expansion thermique, la capacité calorifique et la température de Debye, ont été étudiées à l'aide du modèle quasi-harmonique de Debye. A notre connaissance, cela constitue la première prédiction théorique quantitative des propriétés physiques de ce composé quaternaire. Les mots clés: Matériaux hôtes, Théorie fonctionnelle de la densité, Propriétés électroniques, Propriétés thermo-élastiques

---------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : The structural, electronic, elastic and thermal properties of the tetragonal quaternary Li6BeZrF12 are calculated using the full-potential linearized augmented plane wave method (FP-LAPW) as implemented in the WIEN2K code based on the density functional theory (DFT) and generated gradient approximation (GGA). The tetragonal lattice constants (a and c) have been estimated and compared to the experimental results. The study of the electronic band structure and electronic energy density of states of this compound reveals that Li6BeZrF12 is an insulator. The elastic parameters, e.g., the single crystal elastic constants, bulk, shear and Young's modulo and Poisson ratio are theoretically calculated for the first time. Thermal properties, including the thermal expansion coefficient, the heat capacity and Debye temperature, have been investigated using the quasi-harmonic Debye model. To the best of our knowledge this stands as the first quantitative theoretical prediction of the physical properties for this quaternary compound.

Keywords : Host materials, Density functional theory, Electronic properties, Thermo-elastic properties