Etude de premier principe des propriétés structurales, électroniques, magnétiques et thermodynamiques des alliages ternaires Ni1-xTixO, Ni1- xFexO et Ni1-xNdxO par la méthode FP-LAPW
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Date
2019
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Abstract
Les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des composés binaires (NiO, FeO,
TiO et NdO) et des alliages ternaires Ni1-xTixO, Ni1-xFexO et Ni1-xNdxO (x= 0.25, 0.5 et 0.75)
ont été étudiées en utilisant la méthode de premier principe dans le potentiel total des ondes
planes augmentées linéairement (FP-LAPW) basée essentiellement sur la théorie de la
fonctionnelle de la densité (DFT). Dans ce cadre, le terme d’échange et de corrélation a été
identifié par l’approximation du gradient généralisé Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBEsol).
Nous avons d’abord optimisé l’énergie totale en fonction du volume dans les deux
configurations magnétiques (i.e., ferromagnétique et antiferromagnétiques) de nos matériaux
à différentes concentrations par l’approximation du gradient généralisé (GGA-PBEsol).
D’autre part, la déviation du paramètre du réseau et celle du module de compression de
chaque alliage en fonction de la composition x par rapport à la loi de Vegard et la méthode
LCD sont également présentées. De plus, les propriétés électroniques (i.e., la structure de
bande, la densité d’état et la densité de charge) et magnétiques (i.e., moment magnétiques
total et locale, les constantes d’échange et la polarisation de spin au niveau de Fermi) ont été
tout aussi traitées dans le cadre des deux approximations GGA-PBEsol et mBJ-GGA pour les
trois systèmes. Ces dernières approximations en l’occurrence GGA+U et mBJ+U ont été
exploitées dans le cas de l’alliage Ni1-xNdxO pour bien tenir compte des électrons de l’état f de
l’élément de terre rare. Aussi, les valeurs des bandes interdites des composés binaires
calculées par GGA-mBJ concordent bien avec celles obtenues expérimentalement. Il s’avère
toutefois, que cet accord est meilleur si l’approximation GGA-PBEsol est utilisée.
Finalement, le modèle quasi-harmonique de Debye est mis à profit dans un souci d’analyser
les propriétés thermiques en particulier la température de Debye, le coefficient de dilation
thermique, la capacité thermique à volume constant et pression constante ainsi que le désordre
dans les systèmes Ni1-xTixO, Ni1-xFexO et Ni1-xNdxO. La stabilité thermodynamique de ces
alliages a été également étudiée via l’enthalpie de formation de nos matériaux ternaires et
binaires pour chaque concentration x.