Etude Ab-initio des Propriétés structurales, optoélectroniques, thermodynamiques et magnétiques des pérovskites

Abstract

Résumé : Dans ce travail nous avons étudié les propriétés structurales, optoélectroniques, magnétiques, élastiques et thermodynamiques des trois pérovskites NaVF3, NaCoF3 et PbHfO3 en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées avec un potentiel total (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) implémentée dans le code Wien2k. Le potentiel d’échange et de corrélation a était traité par différentes approximations GGA-PBE et TB-mBJ. Les résultats obtenus ont montré que les composés NaVF3 et NaCoF3 sont stables dans la phase ferromagnétique (FM) tandis que le PbHfO3 est stable dans la phase non-magnétique (NM). Les propriétés magnétiques du complexe NaXF3 nous donnent une valeur entière de moment magnétique total égale à 3μB qui est due principalement au moment magnétique du métal de transition X (V et Co). Pour les propriétés électroniques nos résultats indiquent que NaXF3 (X = Co et V) possèdent un caractère semi-métallique. Cependant, le PbHfO3 a un caractère semi-conducteur. Les propriétés élastiques ont confirmé la stabilité mécanique pour les trois composés. En utilisant le modèle de Debye quasi-harmonique, nous avons étudié différentes propriétés thermiques à des températures et de pressions différentes. Finalement, les propriétés optiques ont été déterminées seulement pour le PbHfO3 et cela est dû à la nature de gap trouvé et corrigé en utilisant la TB-mBJ, le résultat trouvé montre que PbHfO3 peut utiliser efficacement dans les dispositifs optoélectroniques à base d'UV.

Abstract: In this work we studied the structural, electronic, magnetic, elastic, optical and thermodynamic properties of the three perovskites NaVF3, NaCoF3 and PbHfO3 using the linearized augmented plane wave method with a total potential (FP-LAPW) as part of the Functional density theory (DFT) implemented in the Wien2k code. The exchange and correlation potential was treated by different approximations GGA-PBE and TB-mBJ. The results obtained showed that the NaVF3 and NaCoF3 compounds are stable in the ferromagnetic phase (FM) while the PbHfO3 is stable in the non-magnetic phase (NM). The magnetic properties of the NaXF3 complex give us an integer value of total magnetic moment equal to 3μB which is due mainly to the magnetic moment of the transition metal X (V and Co). For the electronic properties our results indicate that NaXF3 (X = Co and V) have a semimetallic character. However, PbHfO3 has a semiconductor character. The elastic properties confirmed the mechanical stability of the three compounds. Using the quasi-harmonic Debye model, we studied different thermal properties at different temperatures and pressures. Finally, the optical properties were determined only for PbHfO3 and this is due to the gap nature found and corrected using TB-mBJ, the result found shows that PbHfO3 can efficiently be used in UV-based optoelectronic devices

ملخـص : فـي هذا العمل قمنا بدراسـة الخصائـص الهيكليـة واإللكترونيـة والمغناطيسيـة والمرنة والضوئية والثرمودينامية للبيروفسكايت الثالث NaVF3 ، NaCoF3 و PbHfO3 .و ذلك باستخدام طريقة األمواج المستوية المتزايدة خطيا مع الكمون الكلي (LAPW-FP (في إطار نظريـة الكثافـة الوظيفية (DFT (المزودة في برنامج Wien2k .كمون التبادل والترابط عولج بتقريبات مختلفــة GGA و mBJ-TB .أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن المركبات NaVF3 و NaCoF3 مستقرة في الطور للفيـرومغناطيسي )FM )في حين أن PbHfO3 مستقر في الطور غير المغناطيسي )NM .) بالنسبـة للخصائـص المغناطيسية للمركب NaXF3 تعطينا قيمة عددية تساوي μB3 .بالنسبة إلى الخصائص اإللكترونية، تشير نتائجنا أنNaXF3 لها طابع شبه معدني بينما PbHfO3 له شخصية semiconductor .وأكدت الخصائص المرنة الثبات الميكانيكي للمركبات الثالثة. باستخدام نموذج Debye شبه التوافقي ، درسنا الخصائص الحرارية المختلفة عند درجات حرارة وضغوط مختلفة. وأخي ًرا، تم تحديد الخواص الضوئية فقط لـ PbHfO3 وهذا يرجع إلى طبيعة الفجوة التي تم العثور عليها، فإن النتيجة المكتشفة تبين أنه يمكن استخدام PbHfO3 بكفاءة في األجهزة البصرية اإللكترونية المستندة إلى األشعة فوق البنفسجية.