Étude des propriétés électroniques et magnétiques de l'alliage Heusler quaternaire NiCoMnGexSn1-x.

Abstract

Les alliages d’Heusler magnétiques forment une classe de matériaux les plus demandé pour les applications des dispositifs spintroniques, grâce à leur température de Curie élevée. La méthode ab-intio permet d’étudier et d’exploiter une grande gamme d’information sur ce type d’alliage. En générale la famille des ces alliages se compose en deux grands catégories: les demi-Heusler ou Half-Heusler et Full- Heusler, selon plusieurs structures cristallographiques et ordres magnétiques. Dans ce travail, nous avons utilisé la méthode des Ondes Planes Augmentées Linéarités à Potentiel Total (FP-LAPW) implémentée dans le code WIEN2k en employant l’approximation du gradient généralisé (GGA) pour déterminer les propriétés structurales comme le paramètre de maille, le module de compressibilité et sa première dérivée des alliages d’Heusler quaternaires NiCoMnGexSn1-x pour les concentrations x=0, 0.25, 0.50, 0.75 et 1. Les propriétés électroniques, magnétiques et thermodynamiques ont été aussi étudiées dans ce mémoire afin de voir l’effet de la concentration sur les différents paramètres étudiés.Ce modeste travail a été consacré pour étudier les propriétés physiques d’une classe d’alliages appelée les alliages d’Heusler quaternaires, définie par la famille XX’YZ. L’objectif de ce mémoire est de prédire les propriétés structurales, électroniques, magnétiques et thermodynamiques des matériaux NiCoMnGexSn1-x pour les concentrations x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 et après avoir donné des définitions simples sur les matériaux magnétiques notamment les alliages Heusler . Dans le cadre de la fonctionnalité de la densité (DFT), les calculs ont été effectués en utilisant la méthode des ondes planes augmentées avec un potentiel total (FP-LAPW), et pour déterminer le potentiel d’échange et de corrélation, on a utilisé l’approximation de la densité du gradient généralisée (GGA). Les résultats obtenus à l’étude des propriétés structurales de ces alliages ont montré que le paramètre de réseau et le module de compressibilité pour les composés parents (NiCoMnGe et NiCoMnSn) sont généralement comparables avec des valeurs trouvées par d’autres travaux. Et pour leurs alliages, il n’existe pas d’autres travaux pour faire la comparaison. A partir des calculs effectués sur nos matériaux, nous avons trouvé pour les deux composés NiCoMnGe et NiCoMnSn, que la structure la plus stable est la phase Y type I. Nous avons aussi déduit que tous les composés NiCoMnGexSn1-x pour les concentrations x=0, 0.25, 0.50, 0.75 et 1 sont des matériaux magnétiques. Les propriétés électroniques montrent que les composés NiCoMnGexSn1-x (x=0, 0.25, 0.50, 0.75 et 1) présentent un caractère métallique pour les deux directions de spin majoritaire up et minoritaire down. L’exploitation des résultats fournis par l’étude des propriétés magnétiques établit que l'origine du magnétisme dans nos alliages d'Heusler provient principalement du métal de transition Mn. Les propriétés thermodynamiques ont été étudiées en se basant sur le modèle quasi-harmonique de Debye implémenté dans le programme Gibbs2. L’analyse du coefficient dedilatation thermique α, de la capacité calorifique Cv et de la température de Debye θD en fonction de la température est faite dans le but d’enrichir d’autres travaux éventuels. Au niveau des perspectives de notre étude, elles seront tributaires des méthodes de calcul choisies et dépendront aussi des orientations. À ce propos, il pourrait être intéressant de poursuivre des investigations sur les points suivants :  Utiliser d’autres approximations comme la LDA, EVGGA, pour faire la comparaison entre certains de nos résultats.  Etudier les propriétés élastiques et mécaniques de ces composés.