Influence du dopage sur les interactions magnétiques dans les composés III-V

Abstract

الملخص (بالعربية) : الملخص

تم استخدام طريقة حساب ab-initio لدراسة الخصائص الهيكلية والإلكترونية والمغناطيسية للمركبات الثنائية GaP, GaN, CaN, KN والمركبات الثلاثية Ga1-xKxP, Ga1-xCaxP باستخدام أسلوب الموجات المسطحة الخطية المتزايدة ,(FP-LAPW) ودراسة خصائص سبيكة K xCa1 - xN ولكن باستخدام طريقة القدرات الزائفة المقترنة بالموجات المستوية (PP-PW). يتم وصف طاقة الارتباط التبادلي في تقريب التدرج المعمم GGA-PBE. بالنسبة للخصائص الهيكلية, أظهرت نتائج الحساب أن معامل الشبكة يزداد خطيًا مع زيادة تركيز K و Ca وفقًا لقانون Vegard للمركبات الثلاثية KxCa1 - xN , Ga1-xCaxP و Ga1-xKxP. وبالنسبة للخصائص الإلكترونية فقد سمحت لنا بمراقبة الطابع المغناطيسي شبه المعدني بالتفصيل للمركبات KxCa1 - xN , Ga1-xCaxP و Ga1-xKxP, أظهرت الهياكل الإلكترونية أن الأغلبية تدور معدنية بسبب وجود تهجين قوي بين الحالات p للذرة (N, P) والحالات s لذرة (K, Ca) المسيطرة على مستوى فرمي, بينما يدور الأقلية أشباه مواصلات, التي تتميز بفجوة شبه معدنية. فيما يتعلق بالخصائص المغناطيسية, إجمالي العزم المغناطيسي يسود المساهمة الرئيسية للعزم المحلي للذرة المغناطيسية P و N مع الإسهامات الضعيفة للذرة الأخرى K و Ca والمنطقة الخلالية للمواد KxCa1 - xN , Ga1-xCaxP و Ga1-xKxP المدروسة.

الكلمات المفتاحية : FP - LAPW ، PP-PW ، GGA PBE ، أشباه الموصلات ، شبه معدنية ، سبيكة ---------------------------------------------- Résumé en ( Français):

Résumé Une méthode de calcul ab‐initio a été utilisée pour étudier les propriétés structurales et électroniques et magnétiques des composés binaires GaP, GaN, CaN , KN et des composés ternaires Ga1-xKxP, Ga1-xCaxP en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées potentiel (FP‐LAPW), et étudier les propriétés de l’alliage K xCa1 − xN mais en utilisant la méthode des pseudopotentiels couplée aux ondes planes (PP-PW). L'énergie de d'échange‐corrélation est décrite dans l'approximation du gradient généralisé GGA-PBE. Pour les propriétés structurales Les résultats de calculs on montré que le paramètre de maille augmente linéairement avec l’augmentation de la concentration de K, Ca en accord avec la loi de Vegard des composés ternaires KxCa1−xN, Ga1-xCaxP et Ga1-xKxP. et pour les propriétés électroniques nous ont permis de constater en détails le caractère demi-métallique ferromagnétique des composés KxCa1−xN, Ga1-xCaxP et Ga1-xKxP, Les structures électronique ont montré que les spins majoritaires sont métalliques a cause de l’existence d’une forte hybridation entre les états p de l’atome (N, P) et les états s de l’atome de (K, Ca) dominant le niveau de fermi, Tandis que les spins minoritaires sont semiconducteurs ,qui sont caractérisés par un gap demi-métallique. Concernant les propriétés magnétiques, Le moment magnétique total est prédominé par la contribution majeure du moment local de l’atome magnétique P et N avec de faibles contributions de l’autre atome K et Ca et la région interstitielle des matériaux KxCa1−xN, Ga1-xCaxP et Ga1-xKxP étudiés.

Les mots clés: FP‐LAPW, PP-PW, GGA PBE, Semiconducteurs, demi-métallique, alliage. ---------------------------------------------- Abstract An ab-initio calculation method was used to study the structural and electronic and magnetic properties of binary compounds GaP, GaN, CaN, KN and ternary compounds Ga1-xKxP, Ga1-xCaxP using the linearized potential augmented plane wave method (FP-LAPW) and study the properties of the K xCa1 - xN alloy but using the pseudopotentials method coupled to plane waves (PP-PW). The exchange-correlation energy is described in the generalized gradient approximation GGA-PBE. For structural properties Calculation results have shown that the lattice parameter increases linearly with increasing concentration of K, Ca in accordance with Vegard's law of the ternary compounds KxCa1 − xN, Ga1-xCaxP and Ga1-xKxP and for the electronic properties allowed us to observe in detail the ferromagnetic semi-metallic character of the compounds KxCa1 − xN, Ga1-xCaxP and Ga1-xKxP, Electronic structures have shown that the majority spins are metallic because of the existence of a strong hybridization between the p states of the atom (N, P) and the s states of the atom of (K, Ca) dominating the fermi level, While the minority spins are semiconductors, which are characterized by a semi-metallic gap. Regarding magnetic properties, The total magnetic moment is predominated by the major contribution of the local moment of the magnetic atom P and N with weak contributions of the other atom K and Ca and the interstitial region of the materials KxCa1 − xN, Ga1-xCaxP and Ga1-xKxP studied.

Keywords: FP ‐LAPW, PP-PW, GGA PBE, Semiconductors, semi-metallic, alloy.