Contribution à l'étude des propriétés physiques des alliages demi-Heusler à base de Lithium LiYZ (Y = Mg, Al, Ca et Z = Si, Ge, N) et des métaux de transition XMnZ (X = Co, Ni et Z = Se, Te, Sb)

Abstract

Une investigation des propriétés physiques des alliages demi-Heusler à base de métaux de transition XMnZ (X = Co, Ni et Z = Se, Te, Sb), ainsi que des alliages à base de lithium LiYZ (Y = Al, Mg, Ca et Z = Si, Ge et N), a été réalisée en utilisant la méthode des pseudo-potentiels et ondes planes basée sur la théorie de la fonctionnelle de densité, implémentée dans le code Quantum ESPRESSO. Le code thermo_pw a été utilisé pour estimer les propriétés élastiques et thermodynamiques, tandis que le code BoltzTraP a permis de calculer les propriétés thermoélectriques. La température de Curie de CoMnSe et NiMnSb a été déterminée par simulation Monte Carlo. Les propriétés thermodynamiques ont été obtenues en utilisant le modèle quasi-harmonique de Debye. Les résultats des propriétés thermiques révèlent que les alliages examinés sont stables du point de vue thermodynamique. Les constantes élastiques, C11, C12 et C44 calculées pour tous les alliages examinés satisfont aux critères de Born pour la stabilité mécanique, indiquant ainsi que les alliages étudiés sont mécaniquement stables. Les structures de bandes électroniques et les densités d’états montrent que les alliages demi-Heusler à base de lithium LiYZ sont des semi-conducteurs non magnétiques, tandis que les alliages demi-Heusler à base de métaux de transition XMnZ présentent des bandes interdites dans la région de spin-down, ce qui montre leur demi-métallicité et leur éventuelle applicabilité dans les dispositifs spintroniques. Les alliages LiGaC (LiInSi) ont des bandes interdites électroniques de 0.96 eV (0.25 eV), et présentent la meilleure absorption de la lumière dans les régions ultraviolette et visible, ce qui va améliorer leur efficacité pour les cellules solaires et autres technologies optoélectroniques. Le coefficient de Seebeck élevé et la conductivité électrique des alliages LiMgN et LiCaN rendent ces matériaux prometteurs pour les applications thermoélectriques. Les températures de transition ferromagnétique-paramagnétiques des alliages NiMnSb et CoMnSe, obtenues par simulation Monte Carlo, sont respectivement de 720 K et 420 K. Ces résultats sont en bon accord avec les données théoriques et expérimentales. De plus, avec des températures de Curie (TC) supérieures à la température ambiante, ces alliages sont particulièrement adaptés aux dispositifs de spintronique fonctionnant à température ambiante.