Transition de phase nonmagnetique-ferromagnetique du composé CoN sous pression

Abstract

Le calcul ab-initio a porté sur les variations de l’énergie totale en fonction du volume E(V) du matériau CoN dans ses différentes phases (Zinc blende, CsCl , NaCl et Wurtzite ). On a remarqué qu’à pression nulle la phase zinc blende (B3) non magnétique est largement favorisée par rapport à la phase NaCl (B1), alors qu’ à haute pression la phase B1-FM devient la plus stable. Les paramètres structuraux calculés pour les différentes phases sont en bon accord avec les résultats déjà trouvés. La pression de la phase à haute pression du matériau CoN a été déduite de deux manières, par un calcul direct à partir de la tangente à la courbe E(V) et à partir des courbes de variation de l’enthalpie en fonction de la pression H(P). Les pressions de transition Pt de la phase B3-NM à B1-FM ont été trouvées égales à 48.53 et 47.78 GPa. Cette pression correspond à la transition de phase du premier ordre se réalisant entre les phases B3 et B1. On remarque qu’au-delà de cette valeur, le système est relativement plus stable en adoptant la phase NaCl. A partir des courbes de variation du volume en fonction de la pression on remarque le volume passe de 16.9 Å3 en phase B3 à 14. 4 Å3 en phase B1. Sachant que l’’application d’une pression à toute structure ordonnée magnétiquement augmente la largeur de bande et diminue le moment magnétique, nous avons représenté la variation du moment en fonction du volume M(V) de la phase NaCl (B1) ferromagnétique. Une caractéristique importante de M(V) est la chute du moment magnétique autour de 17,3 Å3, qui passe de 0,132 à 1,022 mB. Le calcul de la densité d’états des spins majoritaires (spin up) et minoritaires (spin down) prévoit un pic très proche et au dessus du niveau de Fermi (EF) pour les spins down. L’application d’une pression déplace le pic vers les basses énergies, amenant ainsi le pic des spins up à droite au-dessus de EF. Ce saut modifie le moment de manière discontinue, forçant ainsi la chute du moment magnétique.

Pour mettre en évidence le caractère métallique dans le composé CoN, nous avons tracé la structure de bandes électroniques dans les deux états de spin. On observe une asymétrie des bandes pour les spins majoritaires et minoritaires, mais de caractère métallique.