Etude des Propriétés Structurales, Electroniques, Magnétiques et Thermodynamiques de l’oxyde de pérovskite NdGaO3

Abstract

In this work, we have studied structural, electronic, magnetic, and thermodynamic properties of simple cubicoxide perovskite NdGaO3 compound using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) technique as part of the density functional theory (DFT) implemented in the Wien2k code. In all this investigation, the exchange-correlation (EXC) energy was treated by different appromixations: generalized gradient approximation of Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA),GGA plus Hubbard parameter (GGA+U) and Tran-Blaha-modified Becke-Johnson exchange potential method (GGA-mBJ). The equilibrium lattice parameterslattice constant (a0), bulk modulus (B0), and its first pressure derivative (B′) are determined in FM phase. The spin-polarized electronic properties of NdGaO3 are studied under the plat form of equilibrium lattice parameters. The results demonstrate the half-metallic behavior of the studied compound because the spin-up case displays the metallic nature, whereas the semiconducting character is observed in spin-down case. The magnetic properties reveal that the total magnetic moment is integer (3μ) and its contribution is mostly generated by Nd atoms. Through the electronic and magnetic results, we conclude that the cubic perovskite NdGaO3 compound is classified as a half-metallic ferromagnetic material using in spintronic applications. Key words : FP-LAPW; Cubic oxide perovskite ; Electronic properties ; Magnetic properties ; Half-metallic behavior.

Résumé Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurelles, électroniques, magnétiques et thermodynamiques d'un composé pérovskite d'oxyde cubique simple NdGaO3 en utilisant la technique de l'onde plane augmentée linéarisée à potentiel complet (FP-LAPW) dans le cadre de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) implémentée dans le code Wien2k. Dans toutes ces recherches, l'énergie d'échange-corrélation (EXC) a été traitée par différentes approximations: approximation généralisée du gradient de Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA), GGA plus paramètre de Hubbard (GGA+U) et méthode du potentiel d'échange de Tran-Blaha-modifié de Becke-Johnson (GGA-mBJ). Les paramètres d'équilibre de la constante de réseau (a0), du module apparent (B0) et de sa dérivée première pression (B′) sont déterminés en phase FM. Les propriétés électroniques polarisées en spin de NdGaO3 sont étudiées sous la plateforme des paramètres du réseau d'équilibre. Les résultats démontrent le comportement demi-métallique du composé étudié car le spin-up montre une nature métallique, tandis que le caractère semi-conducteur est observé dans le spin-down. Les propriétés magnétiques révèlent que le moment magnétique total est entier (3μ) et que sa contribution est principalement générée par les atomes de Nd. Grâce aux résultats électroniques et magnétiques, nous concluons que le composé pérovskite cubique NdGaO3 est classé comme un matériau ferromagnétique demi-métallique promoteur pour des applications en spintroniques

Mots clés : FP-LAPW ; pérovskite d'oxyde cubique; propriétés électroniques ; propriétés magnétiques ; comportement demi-métallique.

مــــــــلخـــص في هذا العمل ، درسنا الخصائص الهيكلية والإلكترونية والمغناطيسية والديناميكية الحرارية لمركب بيروفسكايت المكعب أحادي من أكسيد البيروفسكايت NdGaO3 باستخدام تقنية الموجة المستوية المعززة الكاملة المحتملة (FP-LAPW) كجزء من نظرية الكثافة الوظيفية (DFT) المطبقة في كود Wien2k. في كل هذا البحث ، تمت معالجة طاقة الارتباط التبادلي (EXC) من خلال التوافقات المختلفة: التقريب المعمم لتدرج Perdew-Burke Ernzerhof(GGA) ، معامل GGA plus Hubbard )GGA + U) وتعديل Becke-Johnson طريقة احتمالية تبادل تران بلاها (GGA-mBJ). يتم تحديد معلمات التوازن لثابت الشبكة (a0)، والمعامل الظاهري (B0) ومشتق الضغط الأول (B ′) في المرحلة FM. تمت دراسة الخصائص الإلكترونية المستقطبة الدورانية لـ NdGaO3 تحت منصة معلمات شبكة التوازن. أظهرت النتائج السلوك شبه المعدني للمركب المدروس المعدنية. تكشف الخصائص المغناطيسية أن العزم المغناطيسي الكلي هو عدد صحيح (3 μ) وأن مساهمته تتولد بشكل أساسي من ذرات Nd ، بينما يتم تثبيت لحظات مغناطيسية ضعيفة محلية في مواقع Ga و O غير المغناطيسية. بفضل النتائج الإلكترونية والمغناطيسية ، نستنتج أن مركب البيروفسكايت المكعب NdGaO3 مصنف على أنه مادة مغناطيسية شبه معدنية. الكلمات الرئيسية: FP-LAPW ؛ أكسيد البيروفسكايت المكعب؛ الخصائص الإلكترونية ؛ الخواص المغناطيسية ؛ السلوك شبه المعدني .