Etude ab-initio des propriétés Structurales, Électroniques, Magnétiques, élastiques et Thermoélectrique des matériaux Heusler

Abstract

Dans cette étude, nous avons utilisé la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) basée sur la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) implémentée dans le code Wien2K pour étudier les alliages demi-Heusler CrNiZ (Z = Al et Si). Nous nous sommes intéressés aux propriétés structurales, électroniques, magnétiques et thermoélectriques de ces matériaux, en examinant les deux composés CrNiAl et CrNiSi dans trois phases différents phases (,  et ). Nous avons utilisé l'approximation du gradient généralisé de Perdew, Burke et Ernzerhof (GGA-PBE pour traiter le potentiel d'échange et de corrélation. Les résultats obtenus pour la structure de bande, la densité d'états et le moment magnétique total ont révélé que nos composés ont un caractère demi-métallique. Les propriétés structurelles ont montré que CrNiAl et CrNiSi sont stables dans la phase , et les deux composés ont adopté un état ferromagnétique (FM) avec des constantes de réseau optimisées. En outre, nous avons examiné les propriétés thermoélectriques en utilisant la théorie semi-classique de Boltzmann implémentée dans le code BoltzTraP. Les résultats obtenus indiquent que le demi-Heusler CrNiZ (Z = Al et Si) peut être considéré comme une source d'énergie applicable à basse température, en particulier dans le domaine de la spintronique. Ces résultats fournissent des informations importantes sur les propriétés des alliages demi-Heusler CrNiZ (Z = Al et Si) et mettent en évidence leur potentiel en tant que source d'énergie et leur applicabilité dans des domaines tels que la spintronique. Mots-clés : Ab-initio, Théorie de la fonctionnelle de la densité, Demi-Heusler, Propriétés thermoélectriques. Abstract In this study, we used the Full-Potential Linearized Augmented Plane Wave (FP-LAPW) method based on Density Functional Theory (DFT) implemented in the Wien2K code to study the half-Heusler CrNiZ (Z = Al and Si) alloys. We investigated the structural, electronic, magnetic and thermoelectric properties of these materials, examining the two compounds CrNiAl and CrNiSi in three different phases (,  and ). We used the generalized gradient approximation of Perdew, Burke and Ernzerhof (GGA-PBE) to treat the potential for exchange and correlation. The results obtained for the band structure, the density of states and the total magnetic moment revealed that our compounds have a half-metallic character. Structural properties showed that CrNiAl and CrNiSi are stable in the phase , and both compounds adopted a ferromagnetic (FM) state with optimized lattice constants. Furthermore, we examined the thermoelectric properties using the semi-classical Boltzmann theory implemented in the BoltzTraP code. The results obtained indicate that the half-Heusler CrNiZ (Z = Al and Si) can be considered as an energy source applicable at low temperature, in particular in the field of spintronics. These results provide important information on the properties of half-Heusler CrNiZ (Z = Al and Si) alloys and highlight their potential as an energy source and their applicability in fields such as spintronics. Keywords: Ab-initio, Density functional theory, Half-Heusler, Thermoelectric properties. ملخص ًء على نظرية في هذه الدراسة ، استخدمنا طريقة الموجة المستوية المتزايدة خطيا ذات اإلمكانات الكاملة )LAPW-FP )بنا الكثافة الوظيفية )DFT )المطبقة في كود Wien2K لدراسة سبائك نصف هوسلر(Si , Al = Z (CrNiZ . لقد درسنا الخصائص البنيوية واإللكترونية والمغناطيسية والكهروحرارية لهذه المواد ، وفحصنا المركبين CrNiAl و CrNiSi في ثالث مراحل مختلفة ) و  و  .)استخدمنا تقريب التدرج المعمم )PBE-GGA )لكل من Perdew و Burke و Ernzerhof للتعامل مع إمكانات التبادل واالرتباط. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها لهيكل النطاق وكثافة الحاالت والعزم المغناطيسي الكلي أن مركباتنا لديها صفة نصف معدنية. أظهرت الخصائص البنيوية أن CrNiAl و CrNiSi مستقران في الطور ، وأن كال المركبين تبنوا حالة مغناطيسية حديدية )FM )مع ثوابت شبكية مح ّسنة. عالوة على ذلك ، قمنا بفحص الخصائص الكهروحرارية باستخدام نظرية بولتزمان شبه الكالسيكية المطبقة في كود BoltzTraP ، تشير النتائج التي تم الحصول عليها إلى أن نصف هوسلر(Si , Al = Z (CrNiZ يمكن اعتباره مصدر طاقة قابل للتطبيق في درجات حرارة منخفضة ، وال سيما في مجال spintronics ، وتوفر هذه النتائج معلومات مهمة عن خصائص سبائك نصف هوسلر(Si , Al = Z (CrNiZ وتسلط الضوء على إمكاناتها كمصدر للطاقة وقابليتها للتطبيق في مجاالت مثل .spintronics الكلمات المفتاحية : initio-ab ،نظرية الكثافة الوظيفية، سبيكة نصف هوسلر، الخواص الكهروحرارية.