Etude ab–Initio des propriétés structurales, électroniques magnétiques et thermodynamiques des matériaux antipérovskites.

Abstract

Résumé Dans ce travail nous avons étudié les propriétés structurales, électroniques, thermiques et de transport de deux nouvelles aurides ternaires contenant un atome d’or X3AuO (X = K, Rb) en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FPLAPW), basée sur la théorie de la fonction de la densité (DFT). Pour décrire le potentiel d’échange et de corrélation, nous avons utilisé la GGA-PBE de l'approximation de gradient généralisée (GGA). Les propriétés des états fondamentaux calculées sont en bon accord avec expérience. De plus, le potentiel de Becke-Johnson modifié (TB-mBJ) modifié par Tran-Blaha améliore les propriétés électroniques et donne des bandes interdites précises. Les deux anti-pérovskites X3AuO sont des semi-conducteurs à bande interdite indirecte. Les propriétés thermodynamiques, notamment la capacité thermique (CV), la dilatation thermique (α) et la température de Debye (ΘD) sont également estimées. Les propriétés de transport en fonction de la température sont calculées à l'aide du code BoltzTrap; par conséquent, ces deux matériaux sont très appropriés pour les dispositifs thermoélectriques à haute température. Nous avons aussi prédit les propriétés structurales, élastiques, électroniques et magnétiques de l’antipérovskite Na3OPt en utilisant les trois approximations GGA, GGA+U et mBJ-GGA. Les résultats obtenus ont montré que l’antipérovskite Na3PtO est un demimétal ferromagnétique, mécaniquement stable, ductile et anisotrope.

Abstract We report the structural, electronic, thermal and transport properties of two new ternary aurides containing gold atom X3AuO (X = K, Rb) using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method, based on the density functional theory (DFT). To describe the exchange-correlation potential, we have employed the GGA-PBE scheme of the generalized gradient approximation (GGA). The computed ground states properties are in good accordance with the experiments. Moreover, Tran-Blaha modified Becke-Johnson (TB-mBJ) potential improves the electronic properties and gives accurate band gaps. Both anti-perovskites X3AuO are semiconductors with an indirect band-gap. The thermodynamics properties including heat capacity (CV), thermal expansion (α) and Debye temperature (ΘD) are also estimated. The transport properties as function of temperature are calculated using BoltzTrap code; therefore, these two materials are very appropriate for thermoelectric devices at high temperatures. We also predicted the structural, elastic, electronic and magnetic properties of the antiperovskite Na3OPt using three approximations GGA, GGA+U and mBJ-GGA. The results obtained showed that Na3PtO antiperovskite is a ferromagnetic, mechanically stable, ductile and anisotropic half metal.

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