Contribution à l’étude des propriétés structurelles, électroniques et magnétiques des composés à bases de métaux de transition

Abstract

Dans ce manuscrit nous avons étudié les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des composés à bases des métaux de transition en se basant sur trois approches : la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) implémentées dans le code quantum espresso (QE), le développement en séries à haute température et la simulation de Monte Carlo. La première partie concerne à l’étude des ferrites spinelles de formule AxB1−xF e2O4, en utilisant le formalisme de DFT et la méthode de développement en séries à haute température combinée avec les approximants de Padé. Les résultats obtenus montrent que le paramètre du réseau cristallin et le moment magnétique calculés dans le cadre de DFT augmente avec l’augmentation de la concentration de l’ion non magnétique A. L’étude de la densité d’états de la structure de bande montre que le système AxB1−xF e2O4 a un caractère semi-métallique pour la concentration x = 0.5 dans le cas B=Co et un caractère semi-conducteur pour les autres cas considérés. Le calcul par la méthode de HTSE et de la théorie du champ moyen montre que la température de Curie diminue avec l’augmentation de la concentration, x de l’ion non magnétique A. La deuxième partie concerne à l’étude des antiperovskites de formule TM4N. Les propriétés élastiques et thermodynamiques des antiperovskites TM4N étudiées ont été calculées dans le cadre de package thermo−pw. Les résultats obtenus montrent que la chaleur spécifique Cv de TM4N suit la limite de Dulong-Petit à haute température et un comportement de la loi de puissance de Debye à basse température et montrent aussi que les antiperovskites de type TM4N sont des matériaux durs. Les températures critiques obtenues par la simulation de Monte Carlo montrent un bon accord avec les résultats théoriques et expérimentaux et ces valeurs de TC sont trouvées à l’ordre de la température ambiante pour Cr et largement supérieure pour Co et Mn. La troisième partie concerne à l’étude des propriétés structurales, électroniques et magnétiques de CrX. Les résultats montrent que CrX a un comportement semi-métallique dans l’arrangement FM. CrN subit des transitions de phases structurelles et magnétiques d’une structure cubique NaCl antiferromagnétique à orthorhombique non magnétique (phase Pnma) à 201 GPa et CrAs subit aussi des transitions de phases structurelles et magnétiques d’une structure cubique ZB ferromagnétique à Pnma antiferromagnétique à 5 GPa. D’après les simulations de Monte Carlo, les températures critiques obtenues sont TC = 310K et TC = 790K pour CrN et CrAs, respectivement.