Contribution à l’étude des propriétés physico-chimiques des alliages Heusler à base de métaux de transition : Méthode ab initio Wien2k

Abstract

الملخص (بالعربية): تهدف دراستنا إلى تحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للسبائك الكاملة هوسلر بقاعدة الكوبالت Co2HfZ (Z = Al, Ga, Si Sn) حيث أجرينا حسابات الخصائص الهيكلية، الكهرومغناطيسية، المرنة والديناميكية الحرارية لهذه المركبات. باستخدمنا طريقة ab-initio للموجات المستوية المعززة الخطية (FP-LAPW) المطبقة بواسطة برنامج Wien2k، مع التقريب GGA-PBEsol وطاقة بيك-جونسون المعدلة mBJ تسمح هذه الطريقة بالحصول على تحسين أفضل لهياكل النطاق وكثافة الحالة لهذه المواد. تشير نتائجنا إلى أن هذه المركبات تظهر سلوكًا مغناطيسيًا حديديًا نصف معدني، ويمكن تصنيعها تجريبيا باعتبارها مستقرة من ناحية الديناميك الحرارية. وبالتالي يتم تصنيف هذه المركبات على أنها مواد ذات طبيعة صلبة، مطيلة ومتباينة الخواص. من ناحية أخرى، تعتمد الخصائص الفيزيائية والكيميائية لهذه السبائك بشدة على طبيعة عنصرها Z. أخيرا تؤكد نتائجنا الواعدة على أن هذه المركبات جذابة للتطبيقات في مجالات سبينترونيك. الكلمات المفتاحية: مركبات هوسلر، Wien2k، mBJ، المرونة، الديناميكا الحرارية، سبينترونيك.

Résumé (en Français) : Notre étude a pour objectif de déterminer les propriétés physico-chimiques des alliages full-Heusler à base de cobalt Co2HfZ (Z = Al, Ga, Si et Sn). Pour cela, nous avons effectué des calculs des propriétés structurales, électromagnétiques, élastiques et thermodynamiques de ces composés, en utilisant la méthode ab-initio des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW) implémentée dans le code Wien2k, avec l’approximation GGA-PBEsol et le potentiel de Becke-Johnson modifié mBJ. Cette méthode permet d’obtenir une meilleure optimisation des structures de bande et des densités d'états de ces matériaux. À la lumière des résultats obtenus dans la présente étude, il apparait que ces alliages présentent un comportement ferromagnétique demi-métallique et sont thermodynamiquement stables et pourraient être élaborés expérimentalement. Ainsi, ils sont classifiés comme matériaux à nature dure, ductile, et anisotrope. D’autre part, les propriétés physico-chimiques de ces alliages dépendent fortement de la nature de leur élément Z. Enfin, nos résultats sont prometteurs et confirment que ces composés sont très attractifs pour les applications en spintronique. Mots clés : full-Heusler, Wien2k, mBJ, élastique, thermodynamique, spintronique.

Abstract (en Anglais) : The objective of this study is to determine the physico-chemical properties of cobalt-based full Heusler alloys Co2HfZ (Z = Al, Ga, Si and Sn). For this, we performed calculations of the structural, electromagnetic, elastic, and thermodynamic properties of these compounds, using the ab-initio method of linear augmented plane waves (FP-LAPW) implemented in the Wien2k code, with the approximation GGA-PBEsol and the potential of Becke-Johnson modified mBJ. This method makes it possible to obtain a better optimization of the belt structures and the densities of the states of these materials. In the light of the results obtained in this study, it appears that these alloys have a semi-metallic ferromagnetic behavior and are thermodynamically stable and could be developed experimentally. Thus, they are classified as hard, ductile, and anisotropic materials. On the other hand, the physico-chemical properties of these alloys strongly depend on the nature of their Z element. Finally, our results are promising and confirm that these compounds are very attractive for applications in spintronics. Keywords: full-Heusler, Wien2k, mBJ, elastic, thermodynamic, spintronic.