Etude des premiers principes des propriétés des anti-pérovskites AIICNi3 et AIIICNi3
No Thumbnail Available
Date
2016-07-04
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Résumé (Français et/ou Anglais) :
Résumé
Nous avons effectué des calculs ab-initio des propriétés structurales, élastiques, électroniques et thermodynamiques des anti-pérovskites AIIICNi3 (AIII = Al, Ga, In), en comparaison avec les composés AIICNi3 (AII = Zn, Cd). Nos calculs ont été fait dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), en utilisant la méthode des ondes planes linéairement augmentées avec potentiel complet (FP-LAPW), combinée avec le modèle quasi-harmonique de Debye pour l’étude des propriétés thermodynamiques.Nous avons traité le potentiel d’échange et de corrélation avec les fonctionnelles LDA, GGA-PBE et GGA-PBEsol.
Nous donnons dans cette étude un certain nombre de premières prédictions, notamment en ce qui concerne : les paramètres élastiques de AlCNi3 et GaCNi3 ; certains paramètres élastiques polycristallins de InCNi3,ZnCNi3 et CdCNi3 ; les vitesses acoustiques longitudinale, transversale et moyenne dans AlCNi3, GaCNi3 et InCNi3 ; le paramètre de Grüneisen, le coefficient de dilatation thermique, la chaleur spécifique à pression constante, la chaleur spécifique à volume constant, le module de compression isotherme et le module de compression adiabatique, dans les conditions ambiantes, de AlCNi3, GaCNi3et InCNi3.
Les matériaux ACNi3 sont mécaniquement stables, élastiquement anisotropes, métalliques, ductiles et loin de la frontière de la fragilité. Les états en haut de la bande valence et en bas de la bande de conduction sont dus majoritairement aux états étendus Ni 3d, mélangés avec des états C 2p. Une singularité de van Hove, résultant principalement d’états Ni 3d, apparaît sous le niveau de Fermi. Les états des atomes A jouent un rôle mineur dans les propriétés électroniques et, par conséquent, dans la liaison chimique des matériaux ACNi3. La liaison chimique dans ces matériaux présente un caractère mixte : métallique, covalente et ionique.
Mots-clés : anti-pérovskites AII,IIICNi3, DFT, FP-LAPW, propriétés structurales, constantes élastiques, densité d’états, propriétés thermodynamiques
Abstract
We performed ab initio calculations of structural, elastic, electronic, and thermodynamic properties of AIIICNi3 (AIII = Al, Ga, In)antiperovskites, in comparison withAIICNi3(AII = Zn, Cd) compounds. Our calculations were done in the framework of the density functional theory (DFT), using the full potential-linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method, combined with the quasi-harmonic Debye model whenstudying the thermodynamic properties. We treated the exchange-correlation potential with LDA, GGA-PBE, and GGA-PBEsolfunctionals.
We give in this study a number of first predictions, especially as regards: the elastic parameters of AlCNi3 and GaCNi3; some elastic parameters of polycrystalline InCNi3, ZnCNi3, and CdCNi3; the longitudinal, transverse, and average acoustic velocities in AlCNi3, GaCNi3, and InCNi3; the Grüneisen parameter, the thermal expansion coefficient, the specific heat at constant pressure, the specific heat at constant volume, the isothermal bulk modulus,and the adiabatic bulk modulus,under ambient conditions, of AlCNi3, GaCNi3, and InCNi3.
ACNi3 materials are mechanically stable, elastically anisotropic, metallic, ductile,and far from the boarder of the brittleness. The states at the top of the valence band and the bottom of the conduction band are due mainly to extended Ni 3dstates, mixed with C 2p states. A van Hove singularity, resulting mainly from Ni 3d states, appears below the Fermi level. The states of A atoms play a minor role in the electronic properties and, therefore, in the chemical bonding of ACNi3 materials. The chemical bonding in these materials presents a mixed character: metallic, covalent, and ionic.
Keywords: AII,IIICNi3antiperovskites; DFT; FP-LAPW; structural properties; elastic constants;density of states; thermodynamic properties
Description
Doctorat en sciences
