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- ItemContribution à l’étude des propriétés structurales électroniques, magnétiques et l’effet de la déformation hydrostatique et tétragonale sur la demi-métallicité des composés half Heuslers : Méthode de premier principe.(2022-05-23) LORF AHMED; Encadreur: BOUDIA Keltouma; Co-Encadreur: AMERI MohammedRésumé (en Français) : La méthode des ondes planes augmentées linéarisées à plein potentiel (FP-LAPW), dans le cadre de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT), a été utilisée pour étudier les propriétés structurales et élastiques des matériaux KRbAs, KNaAs et NaRbAs. Les résultats obtenus, en utilisant l'approximation de gradient généralisée (GGA), ont révélé que tous les composés préfèrent leur phase ferromagnétique pour structure de type I. Cependant, seuls deux d'entre eux, KRbAs et KNaAs, présentent une stabilité mécanique, ainsi les propriétés électroniques et magnétiques ont été calculées pour les deux composés. Pour les propriétés électroniques, nous avons constaté que les deux composés présentent un caractère demi-métallique avec des gaps directs de 1,114 eV et des gap indirects de 1,514 eV et 1,467 eV, pour les spin-up, pour KNaAs, KRbAs et NaRbAs, respectivement. Ainsi, ils peuvent être utilisés dans des dispositifs spintroniques. De plus, leurs moments magnétiques totaux calculés sont des nombres entiers et égale à 1µB, ce qui est en accord avec la règle de Slater-Pauli. Et dans notre étude de l'effet de la variation de pression sur la demi-métallique des composés KNaAs et KRbAs. Nous avons vu que le composé KNaAs conservé cette propriété jusqu'à 50 (GPa), et par contre le composé KRbAs jusqu'à 18 (GPa). On ce qui concerne l'étude de l'effet de la déformation tétragonale sur la demi-métallique de ces composés en fonction du rapport c/a, nous avons trouvé que le composé KNaAs conserver son comportement demi-métallique dans l’intervalle de 0.4 à 1.4, et pour KRbAs dans l’intervalle 0.5 à 1.6. Les mots clés : half-Heusler, demi-métallique, polarisation en spin, méthodes du premier-principe, déformation hydrostatique, déformation tétragonale. Abstract (en Anglais) : The full-potential linearized augmented plane waves (FP-LAPW) method, within the density functional theory (DFT), has been used to investigate the structural and elastic properties of KRbAs, KNaAs, and NaRbAs. The obtained results, utilizing the generalized gradient approximation (GGA), revealed that all compounds prefer their type-I structure ferromagnetic phase. However, only two among them, KRbAs and KNaAs, exhibit a mechanical stability thus the electronic and magnetic properties have been calculated for both compounds. In the electronic properties, we found that both compounds show a half-metallic character with direct gaps of 1.114 eV and indirect gaps of 1.514 eV and 1.467 eV, in the spin-up channels, for KNaAs, KRbAs and NaRbAs, respectively. Thus, they may be utilized in spintronic devices. Moreover, their calculated total magnetic moments are integers and equal to 1µB, which agree with the Slater-Pauli rule. And in our study of the effect of pressure variation on the half-metallic behavior of KNaAs and KRbAs compounds. We have seen that the KNaAs compound retains the half-metallic behavior up to 50 (GPa), and KRbAs compound retains the half-metallic behavior up to 18 (GPa). As for the study of the effect of tetragonal deformation on the half-metallic of these compounds in the range of the varying of c/a ratio, we found that the compound KNaAs retain its half-metallic behavior in the range of 0.4 to 1.4, and for KNaAS from 0.5 to 1.6. Keywords : half-Heusler, half-metallic, spin-polarization, first principles method, Hydrostatic deformation, tetragonal deformation.
- ItemContribution à l’étude des propriétés structurales, électroniques, élastiques, magnétiques et thermodynamiques des alliages Heuslers : Matériau prospectif pour spintronique.(2022-10-06) BENADDI Fatiha; Encadreur: BELKHARROUBI Fadila; Co-Encadreur: AMERI Mohammedالملخص (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
- ItemEtude Ab-initio des propriétés magnétiques et thermiques de la structure électronique des alliages Heusler.(2021-03-28) BOURAS Farida; Encadreur: BENTOUAF Ali; Co-Encadreur: AMERI MohammedRésumé (en Français) : Nous avons effectué un calcul ab initio au sein d'une méthode nommée onde plane augmentée linéarisée à plein potentiel (FP-LAPW) basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Nous avons prédit les propriétés physiques des alliages Heusler Ru2VGexSb1-x (x = 0, 0,5 et 1) dans la structure L21. Nous avons calculé les propriétés magnétiques et structurelles en utilisant l'approximation générale du gradient (GGA). L’approximation mBj (Modified Becke-Johnson) a été utilisée pour étudier la structure électronique de ces composés. Les résultats obtenus montrent que les constantes de réseau et les moments magnétiques de spin sont en accord favorable par rapport aux valeurs théoriques et aux données expérimentales. Les densités d'états calculées (DOS) de ces composés indiquent un comportement demi-métallique avec un réel écart pour les matériaux ternaires qui donne une polarisation de spin parfaite tandis que pour le quaternaire le DOS indique un caractère presque demi-métallique avec un pseudogap dans le spin minoritaire proche du niveau de Fermi EF. Les mots clés : : FP-LAPW, Alliages Heusler, propriétés magnétiques, Spintroniques Abstract (en Anglais) : We performed an ab initio calculation within a method named linearized augmented plane wave with a full potential (FP-LAPW) based on the density functional theory (DFT). We predicted the physical properties of Ru2VGexSb1-x (x = 0, 0.5 and 1) Heusler alloys in L21 structure. We computed the magnetic and structural properties using the general gradient approximation (GGA). The mBj scheme (Modified Becke-Johnson) was used to study the electronic structure of these compounds. The obtained results show that the lattice constants and the spin magnetic moments are in favorable agreement compared with theoretical values and experimental data. The computed densities of states (DOS) of these compounds indicate a half-metallic behavior with a real gap for the ternary materials which gives a perfect spin polarization while for the quaternary one the DOS indicate a nearly half-metallic character with a pseudogap in the minority spin close to the Fermi level EF. Keywords : FP-LAPW; Heusler compounds; Magnetic properties; Spintronics
- ItemEtude Ab-initio des propriétés Structurales, Electroniques et Optiques des Quaternaires BxAlyGa1-x-yN et BxInyGa1-x-yN.(2017-06-29) LARBI M’hamed; Encadreur: RIANE Rabah; Co-Encadreur: AMERI MohammedRésumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Les borures attirent l’intention de plusieurs laboratoires et équipes de recherches ces dernières années dans le monde. Nous avons voulu par ce modeste travail explorer quelques propriétés importantes de cette classe des matériaux et particulièrement BxAlyGa1-x-yN et BxInyGa1-x-yN. Dans le cadre de la fonctionnelle de densité (DFT) nous avons mené notre travail en utilisant la méthode des ondes planes augmentées avec un potentiel total (FP-LAPW) et dans le but d’étudier les propriétés structurales, électroniques et optiques de BxAlyGa1-x-yN et BxInyGa1-x-yN. Concernant les alliages quaternaires aucune comparaison n'a été faite. Ces derniers possèdent des propriétés électroniques et optiques importantes pour différentes applications optoélectroniques. Enfin, ce travail constitue une étude théorique sur ces alliages quaternaires qui attend des confirmations expérimentales. Abstract In recent years, boron compounds attract several laboratories and research teams in the world. We wanted by this modest work exploring some important properties of this class of materials, particularly BxAlyGa1-x-yN et BxInyGa1-x-yN. In this work, we present a density-functional theory study of structural, electronic and optical properties of BxAlyGa1-x-yN et BxInyGa1-x-yN quaternary alloys, using the all-electron full potential linear augmented plane-wave method (FP-LAPW) as employed in WIEN2k code. Regarding quaternary alloys no comparison was made. These have important electronic and optical properties for various optoelectronic applications. Finally, this work is a theoretical study of these quaternary alloys awaits experimental confirmation.
- ItemEtude des propriétés structurales électroniques et magnétiques des composés intermétalliques par la méthode FP LAPW(2021-06-30) MBAREK BOUHARKAT; Encadreur: BENTOUAF Ali; Co-Encadreur: AMERI MohammedRésumé: Dans cette étude, nous avons étudié les propriétés structurales, magnétiques et électroniques des composés intermétalliques terre rares RECo2 (RE =Gd ;Eu) dans la phase de Laves de structure cubique MgCu2 ( C15). Pour décrire les effets de la corrélation avec une grande précision, et pour estimer le potentiel de d'échange et de corrélation, nous avons utilisé la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec l'approximation du gradient généralisé (GGA) et GGA + U ( U: paramètre Hubbard). Les paramètres du réseau et les moments magnétiques à l'état d'équilibre calculés sont en bon accord avec les valeurs expérimentales disponibles. Nous avons calculé les moments magnétiques de RE (RE = Gd, Eu) et Co dans leurs composés binaires, en utilisant les méthodes GGA et GGA + U. La valeur des moments magnétiques de Co s'est avérée supérieur à celui de RE. Les résultats obtenus ont également montré que la méthode GGA + U est la meilleure pour décrire nos systèmes. Nous avons également projeté les structures électroniques et la densité d'états polarisés en spin (DOS) des orbitales RE-4f et Fe-3d.Le composé RECo2 a montré un comportement métallique avec une petite densité électronique d'états au niveau de Fermi dans les approximations GGA et GGA + U. Les mots clés : phases de Laves binaires, Densité d'états ,GGA, Propriétés magnétiques Abstract: In this study, we investigated the structural, magnetic and electronic properties of rare earth intermetallic compounds RECo2 (RE = Gd; Eu) in the Laves phase of cubic structure MgCu2 (C15). To describe the effects of correlation with great precision, and to estimate the exchange and correlation potential, we have used the density functional theory (DFT) with the generalized gradient approximation (GGA) and GGA + U (U: Hubbard parameter). The lattice parameters and the calculated steady-state magnetic moments are in good agreement with the available experimental values. We calculated the magnetic moments of RE (RE = Gd, Eu) and Co in their binary compounds, using the GGA and GGA + U methods. The value of the magnetic moments of Co was found to be greater than that of RE. The results obtained also showed that the GGA + U method is the best to describe our systems. We also projected the electronic structures and the density of spin polarized states (DOS) of the RE-4f and Fe-3d orbitals. The compound RECo2 showed metallic behavior with a small electron density of states at Fermi level in the GGA and GGA + U approximations. Keywords : Binary Laves phases; Density of states, GGA, Magnetic properties
