The magnetic properties in transition metal-doped chalcopyrite
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Date
2015-12-03
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Abstract
Résumé (Français et/ou Anglais) :
L’étude des semi-conducteurs magnétique dilués (DMS) constitue, depuis plusieurs années, un sujet de recherché majeur en
physique de la matière condensée. L’intérêt de ces composé est double, puisqu’ils sont, à la fois, des matériaux semi-conducteurs, et
ferromagnétiques. Ce travail présente une contribution à l’étude des propriétés des matériaux chalcopyrites ZnSnAs2 et ZnSiAs2 dopé
Mn. Les calculs des différentes propriétés structurales, électronique et magnétique ont été réalisé en se basant sur la théorie de la
fonctionnelle de la densité (DFT), dont la méthode des ondes planes augmentées (LAPW) a été utilisée. On emploi l’approche
supercell pour étudier l’effet du dopage du manganèse sur les interactions magnétiques dans ZnSnAs2 et ZnSiAs2 dopé Mn. L’étude
détaillée de la densité d’état totale et partielle nous a permis de déterminer le type d’hybridation, i.e. interaction d’échange entre
l’orbitale p de l’Arsenic et l’orbital d de Manganèse. Cette interaction d’échange induite un couplage ferromagnétique pour le
composé ZnSiAs2 dopé Mn pour toute les distance entre pairs Mn, et pour le ZnSnAs2 dopé Mn le caractère AFM est le plus
dominant énergétiquement sauf pour la distance la plus proche entre pairs Mn où dans ce cas le caractère FM est stable.
Mots-clés : Semi-conducteurs Ferromgnetiques Dilués ; DFT ; LAPW ; Supercell.
Abstract
For several years, the study of the diluted magnetic semiconductors (DMS) has constituted a major subject of research in the
condensed matter’s physics. The interest of these compounds is double, since they are, at the same time, semiconductors, and
ferromagnetic materials. This work presents a contribution to the properties study of a diluted ferromagnetic semiconductor ZnSnAs2
and ZnSiAs2 doped Mn. Calculations of the various structural, electronic and magnetic properties were based on the density
functional theory (DFT). In which the method of the linearized increased plane waves (LAPW) was used. We employment the
supercell’s approach to study the dropping’s effect of manganese on the magnetic interactions in ZnSnAs2 and ZnSiAs2 doped Mn.
The detailed study of the total and partial density of states has allowed us to determine the type of hybridization, ie exchange
interaction between the p orbital of Arsenic and Manganese d orbital. the exchange interaction between a Mn pairs is found to oscillate
with the distance between them. Consequently, the AFM alignment is energetically favored in Mn-doped ZnSnAs2 compounds,
except for low impurity concentration associated with lower distances between neighboring Mn impurities, in this case the
stabilization of FM increases and FM coupling for Mn- doped ZnSiAs2
.
Key words: Diluted Ferromagnetic Semiconductors; DFT; LAPW; Supercell
Description
Doctorat en Sciences
