Contribution à l’étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, magnétiques et thermodynamiques des alliages Heuslers : Matériau prospectif pour spintronique.

Abstract

الملخص (بالعربية) :

في هذا البحث قدمنا دراسة نظرية للخصائص البنيوية، الإلكترونية ، المغناطيسية ، المرونية و الديناميك الحرارية في إطار نظرية دالية الكثافة الالكترونية ( DFT) ، للمركبات المعرفة باسم "كامل الهوسلر " : Mn2YGe مع Y يوافق العناصر الكيميائية ( Ir , Co,Ru ) الخصائص البنيوية، الالكترونية، المغناطيسية و المرونية للمركبات المدروسة تم حسابها باستعمال تقريب لطاقة التبادل- الارتباط ( Exc) وذلك باستعمال تقريب التدرج المعمم ( GGA-PBE ) لحساب الخصائص البنيوية والمرونية ، أما بالنسبة للخصائص الالكترونية والمغناطيسية فقد استعملنا تقريب التدرج المعمم مع التقريب المعدل ل Becki-Johsnon من اجل تحسين النتائج. تم تنفيذ هذه المحاكاة عن طريق حساب ab initio وذالك باستعمال طريقة أسلوب الموجات المستوية المتزايدة الخطية (FP-LAPW)،باستعمال البرنامج ‘‘ WIEN2K’’ .لدراسة الخصائص الديناميك الحرارية ، استعملنا البرنامج GIBBS الذي يعتمد على النموذج الشبه توافقي ل Debye قمنا بدراسة تأثير الضغط و درجة الحرارة للمركبات المدروسة من أجل درجة حرارة مابين 0 و K 1000 و ضغوط بين 0 و GPa5 . النتائج أظهرت أن هذه المركبات تمتاز بخاصية (نصف معدني) والتي تترجم بوجود سلوك معدني في مجال Upو أخر نصف ناقل داخل مجال Dn ، زيادة على ذالك تمتاز هذه المركبات بعزم مغناطيسي إجمالي يختلف عن الصفر وهو مايؤكد الخاصية الفيرمغناطيسية لهذه المكونات ، سمحت هذه الخصائص للمركبات أن تكون مرشحة لتطبيقات سبينترونيك وفضلتها للبحث التجريبي

الكلمات المفتاحية : هوسلر , الخصائص المغناطيسية , النظرية الدالية للكثافة

Résumé (en Français) :

Ce manuscrit présente une étude modélisatrice, au sein du formalisme de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), des propriétés structurales, électroniques, magnétiques, élastiques et thermodynamiques des composés full-Heusler : Mn2YGe avec (Y = Ir, Co, Ru).Les propriétés structurales, élastiques ont été calculées avec l’approximation du gradient généralisé de Perdew- Burke-Ernzerhof (PBE-GGA), pour l’énergie d’échange-corrélation (Exc). Les propriétés électroniques et magnétiques des matériaux traités dans le cadre de cette thèse ont été obtenues en utilisant le potentiel d’échange modifié de Beke-Johnson combiné avec l’approximation du gradient généralisé (mBJ-GGA) pour améliorer les résultats. Cette simulation a été mise en œuvre par la méthode du calcul ab initio, en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées potentiel (FP-LAPW) implantées dans le code de WIEN2k. Les résultats électroniques ont révélé que ces trois composés possèdent un caractère demi-métallique qui se distingue par un comportement métallique des bandes dans les spins majoritaires et la présence d’un gap d’énergie indirect dans les spins minoritaires, ces composés sont ferrimagnétiques étant donné qu’ils possèdent un moment magnétique total entier non nul et avec un taux de polarisation en spin de 100% , ces caractères permettent aux composés d’être des candidats promoteur pour les applications spintroniques et favorisent les recherche expérimentales .Par ailleurs, les propriétés thermodynamiques ont été explorées avec le programme GIBBS qui s’est basé sur le modèle quasi-harmonique de Debye. Nous avons étudié l’effet de pression et de température des systèmes étudiés pour une température comprise entre 0 et 1000 K et pour des pressions entre 0 et 5 GPa. Les mots clés : Heusler , propriétés magnétiques , DFT

Abstract (en Anglais) :

This manuscript presents a modeling study, within the formalism of the density functional theory (DFT), the structural ,electronic ,magnetic ,elastic and thermodynamic properties of full-Heusler compounds : Mn2YGe with (Y=Ir,Co,Ru). The structural, elastic properties were calculated with the approximation of the generalized gradient of Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE-GGA) ,for the exchange- correlation energy (Exc). The electronic and magnetic properties of the materials treated in this thesis have been obtained by using the modified exchange potential of Beke-Johnson combined with the approximation of the generalized gradient (mBJ-GGA) to improve the results .This simulation has been implemented by the method of the ab initio calculation ,the calculations are performed by the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method ,implanted in the WIEN2K code. The electronic results revealed that these three compounds have a half-metal character which is distinguished by a metal behavior of the bands in the majority spins and the presence of an indirect energy gap in spins minority .These Heusler compounds are ferrimagnetic since they hold an integer non zero magnetic moment and a spin polarization ratio of 100 % , these character allowed compounds to be promoter candidates for spintronic applications and favored for experimental research .In addition, the thermodynamic properties have been explored with the GIBBS program that is based on the quasi-harmonic model of Debye.We have studied the pressure and temperature effect of the systems studied for the temperature between 0 and 1000 K and for pressures between 0 and 5 GPa. Keywords : Heusler , magnetic properties , DFT