- [ VRPG-Doc-Sc] Sciences physiques --- علوم فيزيائية

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    Etude de premier principe de la structure électronique et du magnétisme dans le ZnO dopé par les ions terres rares.
    (2015-12-15) BENOSMAN FEDL ALLAH; Encadreur: DRIDI ZOULIKHA
    Résumé (Français et/ou Anglais) : Abstract In this work, the electronic structure and the magnetic properties of ZnO doped with rare earth ions (RE = Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er et Tm) were studied using the full-potential linearised augmented-plane wave (FP-LAPW) which is based on the functional theory density (DFT). Calculations have shown that the magnetic coupling between the rare earth ions in the nearest neighbors sites is antiferromagnetic for Gd,Dy and Tm doped ZnO and ferromagnetic for ZnO: RE (RE = Eu, Tb, Ho and Er). For ZnO: Eu, the 4f states interact with the energy levels that define the bottom of the conduction band, which is not the case of other materials. This indicates the reliability of spin polarized carriers in the ZnO: Eu. To determine the origin of ferromagnetism, the influence of n-type and p-type doping was studied, the oxygen and zinc vacancies (VO, VZn) as well. For ZnO:Eu, ferromagnetism can be improved by the injection of holes and oxygen vacancies. The ZnO:Gd is found to favour the antiferromagnetic phase. The ferromagnetism can be achieved by appropriate electron doping and generation of oxygen vacancies. Doping electrons and holes also appears to have an effect on other materials. Résume Dans ce travail, la structure électronique et les propriétés magnétiques du ZnO dopé par les terres rares (RE = Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er et Tm) ont été étudiées et cela en utilisant la méthode des ondes planes augmentées avec linéarisation et potentiel total (FP-LAPW) qui est basée sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT). Les calculs ont montré que le couplage magnétique entre les ions terre rares dans les sites proches voisins est antiferromagnétique pour le ZnO dopé par le Gd, Dy et Tm et ferromagnétique pour le ZnO:RE (RE= Eu, Tb, Ho et Er). Pour le ZnO:Eu, les états 4f interagissent avec les niveaux d'énergie qui définissent le bas de la bande de conduction, ce qui n'est pas le cas des autres matériaux. Ceci indique la fiabilité des porteurs à spin polarisés dans le ZnO:Eu. Afin de déterminer l'origine du ferromagnétisme, l'influence du dopage du type n et p ainsi que celle des lacunes d'oxygène et du zinc (VO, VZn) a été étudiée. Pour le ZnO:Eu, le ferromagnétisme peut être amélioré par l'injection de trous et des lacunes d'oxygène. Pour le ZnO:Gd qui présente une phase antiferromagnétique à l'état fondamental, le ferromagnétisme peut être généré pour une concentration élevée des électrons. Le dopage en électrons et trous semble aussi avoir de l’effet sur les autres matériaux.
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    Étude du premier Principe sur les propriétés électroniques, mécaniques et de transport des fluors pérovskites LiXF3 (X=Be, Ba, Ca, Mg, Sr).
    (2018-03-15) Benmahidi Hafida
    Résumé (Français et/ou Anglais) : RESUME Nous avons effectué une étude théorique en utilisant la méthode LMTO (Linear muffintin orbital). Le potentiel self-consistent utilisé dans cette méthode est basé sur l’approximation LDA pour déterminer les propriétés structurales, électroniques, élastiques et des composés fluoro-pérovskites de type ABF3 (A=Li), et (B =Be, Mg, Sr, Ca, Ba). Le potentiel d’échange-corrélation est traité par l’approximation de la densité locale (LDA). Les propriétés structurales telles que le paramètre du réseau, le module de compressibilité et sa dérivée sont en bon accord avec les données disponibles. Les résultats obtenus pour la structure de bandes et les densités d’états (DOS) montrent que les composés LiCaF3, LiBeF3, LiMgF3 ont un gap indirect (R-Γ) et les composés LiSrF3, LiBaF3 ont un gap direct (Γ -Γ). La variation des gaps énergétiques sous l’effet de pression est presque linéaire. Nous avons calculé aussi les propriétés élastiques de ces composés ainsi que l’effet de la pression.
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    Etude théorique des propriétés électroniques et magnétiques des composés intermétalliques
    (2021-04-11) BENMEDJAHED Toufik; Encadreur: BENTOUAF Ali
    Résumé (en Français) : Dans cette étude, nous avons étudié les propriétés structurales, magnétiques, électroniques et élastiques des composés intermétalliques terre rares REFe2 (RE = Dy, Er, Ho et Sm) et HoCo2 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 = Dy, Er, Ho et Sm) et Fe et Co dans leurs composés binaires, en utilisant les méthodes GGA et GGA + U. La valeur des moments magnétiques de Fe 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 REFe2 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 (en Anglais) : In this study, the structural, magnetic and electronic characteristics of the cubic MgCu2-type binary Laves phases REFe2 (RE = Dy, Er, Ho et Sm) and HoCo2. compounds have been investigated. To describe the correlation effects with high accuracy, the spin density functional theory (DFT) was used within the generalized gradient approximation (GGA) to estimate the exchange correlation potential and the GGA + U (U: Hubbard parameter) calculations.The parameter of the lattice and magnetic moments at the equilibrium state were found to be in good agreement with the available experimental data. We have calculated the magnetic moments of RE (RE = Dy, Er, Ho et Sm) and Fe and Co in their binary compounds, by using GGA and GGA + U methods. The value of the Fe magnetic moments was found to be higher than that of RE. The obtained results have also shown that the GGA + U method is the best to describe our systems. We have also projected the electronic structures and the spin-polarized density of states (DOS) of the RE-4f and Fe-3d orbital. The REFe2 compound has shown to exhibit a metallic behavior with a small spin-down electronic density of states at the Fermi level in both the GGA and GGA + U approximations. Keywords : Binary Laves phases Density of states GGA Magnetic properties
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    Propriétés magnétiques du niobate fer de plomb de pérovskite double multiferroïque : Rôle du désordre
    (2021-07-08) BENKHALED NOURIA; Encadreur: Zaoui Ali
    Résumé (en Français) : Les particularités du magnétisme de l'un des premiers composés multiferroïques connus et les plus étudiés restent un défi pour la théorie de l'état solide. L'ordre antiferromagnétique de (PFN) se produit à 150 K. D'une part, cette valeur est beaucoup plus grande que la valeur pour la plupart des autres pérovskites doubles. D'autre part, elle est nettement inférieure aux estimations théoriques. La dépendance de la susceptibilité magnétique par rapport à la température est sensiblement différente de celle prévue pour les antiferro-aimants classiques. Afin de trouver la solution de ces énigmes, plusieurs calculs de la théorie fonctionnelle de la densité des interactions magnétiques dans les PFN sont rapportés. Les interactions entre les ions du premier, deuxième, troisième et quatrième voisin ( ) sont calculées. Il est démontré que la réponse magnétique des spins de Fe dépend à la fois de la valeur de l'interaction et de l'arrangement mutuel des spins. La susceptibilité magnétique des différents réseaux de spin est calculée en utilisant la méthode de développement à haute température du dixième ordre et comparée à l'expérience. Un rôle important du désordre pour la compréhension des propriétés magnétiques est discuté. Les mots clés : Aimants désordonnés, Double pérovskites, Interactions d'échange La susceptibilité magnétique, Température de transition d'ordre magnétique, Calculs de densité fonctionnelle. Abstract (en Anglais) : The peculiarities of the magnetism of one of the first known and most studied multiferroic compounds remain a challenge for solid-state theory. The antiferromagnetic ordering of (PFN) occurs at . On the one hand, this value is much larger than the value for most of the other double perovskites. On the other hand, it is significantly lower than theoretical estimates. The temperature dependence of magnetic susceptibility is substantially different from that one expected for conventional antiferromagnets. In order to find the solution of these puzzles, several density functional theory calculations of the magnetic interactions in PFN are reported. The interactions between first-, second-, third- and fourth-neighbor ions ( ) are calculated. The magnetic response of Fe spins is shown to depend both on the interaction value and on the mutual spin arrangement. The magnetic susceptibility of various spin lattices is calculated using the tenth-order high-temperature expansion method and compared with the experiment. A substantial role of disorder for the understanding of the magnetic properties is discussed. Keywords : Disordered magnets, Double perovskites, Exchange interactions, Magnetic susceptibility Magnetic ordering transition temperature ,Density functional calculation.
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    Etude des propriétés structurales, électroniques, élastiques et magnétiques des alliages Heusler CoRhMnZ (Z = Al,Ga,Ge et Si)
    (2015-12-10) BENKABOU Mohamed; Encadreur: BENKHATOU Noureddine
    Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé : Premier principe de calcul est effectué pour prédire la structure électronique et les propriétés élastiques et magnétiques des alliages Heusler CoRhMnZ (Z = Al, Ga, Ge et Si). Les calculs emploient la linéarisé onde plane plein potentiel augmentée. Les change-corrélations sont traités dans le gradient rapprochement généralisé de PerdeweBurke et Ernzerhof (GGA-PBE). Les calculs de la structure électronique montrent que ces composés présentent une lacune dans la bande des états minoritaires et sont clairement ferromagnétiques semi-métalliques, à l'exception de la CoRhMnAl et CoRhMnGa, qui sont ferromagnétiques simples près de la semi métallique dans la nature. Les composés CoRhMnGe et CoRhMnSi et leurs moments magnétiques sont en accord raisonnable avec la règle Slater-Pauling, qui indique le semi-métallique et haut spin polarisation pour ces composés. Lors des transitions de pression, ces composés subissent une transition de phase structurale de la phase d’Y-type I → Y-type II. Nous avons déterminé les constantes élastiques C11, C12 et C44 et leur dépendance de pression, qui ne l'ont pas déjà été établie expérimentalement ou théoriquement. Abstract : First-principle calculations are performed to predict the electronic structure and elastic and magnetic properties of CoRhMnZ (Z =Al, Ga, Ge and Si) Heusler alloys. The calculations employ the full-potential linearized augmented plane wave. The exchange-correlations are treated within the generalized gradient approximation of Perdew-Burke and Ernzerhof (GGA-PBE). The electronic structure calculations show that these compounds exhibit a gap in the minority states band and are clearly half-metallic ferromagnets, with the exception of the CoRhMnAl and CoRhMnGa, which are simple ferromagnets that are nearly half metallic in nature. The CoRhMnGe and CoRhMnSi compounds and their magnetic moments are in reasonable agreement with the Slater-Pauling rule, which indicates the half metallicity and high spin polarization for these compounds. At the pressure transitions, these compounds undergo a structural phase transition from the Y-type I → Y-type II phase. We have determined the elastic constants C11, C12 and C44 and their pressure dependence, which have not previously been established experimentally or theoretically.