L’effet de la pression sur la structure magnétique magnétique de MnAs1-xSbx: Etude de premier principe
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Date
2015-06-08
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Résumé
Le travail effectué dans le cadre de cette thèse est la détermination des propriétés
structurales, électroniques et magnétiques des matériaux MnX (X=As, Sb) et leurs
alliages MnAs1−xSbx dans deux structures différentes : l’une à une pression ambiante de
type NiAs (Hexagonale) et la seconde à haute pression de type MnP (Orthorhombique),
afin d’examiner l’effet de la haute pression sur les propriétés structurales et magnétiques
de ces composés et leurs alliages ternaires. Les calculs ab initio effectués sont basés sur la
théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT, sigle pour Density Functional Theory) et la
méthode des ondes planes augmentées plus les orbitales locales (APW+lo, sigle pour Augmented
Plane Wave plus local orbitals) en utilisant l’approximation de la densité locale
de spin plus le potentiel de Hubbard (LSDA+U) pour le potentiel d’échange-corrélation.
Tout d’abord, nous avons réalisé une série de calculs de simulations des composés binaires
MnAs et MnSb pour prédire la valeur du paramètre Hubbard Ueff qui sera utilisé par la
suite dans l’approche LSDA + U, destinée à étudier la forte corrélation de ces systèmes.
Nos résultats les plus saillants sont obtenus pour Ueff = 3 eV. Donc l’effet important de
Ueff prouve son efficacité pour ces deux composés ferromagnétiques.
Dans la deuxième partie de ce travail, notre étude est focalisée sur les propriétés des
alliages ternaires ferromagnétiques MnAs1−xSbx en fonction de la concentration x, dans
la phase NiAs et la phase MnP. Les alliages métalliques hexagonaux et orthorhombiques
ont été modélisés en utilisant une supercellule de 64 atomes afin d’étudier l’effet de la
variation de la concentration x sur les propriétés de ces alliages.
Nous avons montré que les propriétés électroniques telles les densités d’états et les
moments magnétiques sont fortement dépendantes de la concentration x en Sb dans
les alliages MnAs1−xSbx hexagonaux et orthorhombiques. En outre, le paramètre de
Hubbard joue un rôle déterminant dans la prédiction des propriétés électroniques et
magnétiques de ces nouveaux alliages dont les mesures expérimentales sont encore non
disponibles ou sont difficiles à obtenir.
Les résultats obtenus peuvent être utiles pour une compréhension approfondie du
magnétisme dans ce type d’alliages qui pourront être des candidats très prometteurs
pour des applications spintronique et froid magnétique.
Mots-clés : DFT, APW+lo, Structure électronique, Propriétés magnétiques, Alliages
Abstract (Anglais) :
The work carried out in frame of this thesis is to determine the structural, electronic
and magnetic properties of MnX (X = As, Sb) materials and their alloys MnAs1−xSbx
in two different structures : The first one at ambient-pressure NiAs-type (Hexagonal) and
the second at high-pressure MnP-type (Orthorhombic), in order to examine the effect of
the high pressure on the structural and magnetic properties of these compounds and their
ternary alloys. The ab initio calculations performed are based on the density functional
theory (DFT) and the augmented plane wave method plus local orbitals (APW + lo)
using the local spin density approximation plus the Hubbard potential (LSDA + U) for
the exchange-correlation potential.
First, we performed a series of simulations computations on the binary compounds MnAs
and MnSb to predict the Hubbard parameter Ueff that will be used in the LSDA + U
approach, which is the method of choice to study the strongly correlated materials. Our
most interesting results are obtained for Ueff = 3 eV. So, the important effect of Ueff
proves its indication for these two ferromagnetic compounds.
In the second part of this work, our study is focused on the properties of the ferromagnetic
ternary alloys MnAs1−xSbx depending on the composition x, for the NiAs-type phase
and MnP-type phase. Hexagonal and orthorhombic metal alloys have been modeled using
a supercell of 64 atoms to study the effect of the concentration change x on the properties
of these alloys. We have shown that the electronic properties such as density of states
and the magnetic moments are strongly dependent on the composition x of Sb in the
hexagonal and orthorhombic alloys MnAs1−xSbx . In addition, the Hubbard parameter
has an important role in predicting the electronic and magnetic properties of new alloys
which experimental measurements are still unavailable or difficult to obtain.
These results can be useful for a thorough understanding of magnetism in this kind of
alloy which could be very promising candidates for spintronic applications and magnetic
refrigeration.
Keywords : DFT, APW+lo, Electronic structure, Magnetic properties, Alloys.
Description
Doctorat en Sciences
