Etudes des propriétés magnétiques et magnétocaloriques des matériaux Anti-pérovskites Mn3XY (X= In, Ge, Sn ; Y=C, N) : Calcul ab-initio et Simulation Monte Carlo

Abstract

La thèse présente une analyse approfondie des propriétés électroniques, magnétiques et magnétocaloriques des matériaux Mn3InC, Mn3GeC et Mn3SnN, basée sur des méthodes théoriques telles que la Théorie de la Fonction de Densité (DFT) et la Simulation de Monte Carlo (MCs). Ces matériaux appartiennent tous à la famille des anti-pérovskites à base de Mn, en vue de leur potentiel d’application dans la réfrigération magnétique. Premièrement, elle met en évidence le comportement métallique des composés Mn3InC et Mn3GeC, caractérisés par la présence de l’élément magnétique Mn et des moments magnétiques spécifiques partiels (2, 48μB pour Mn3InC et 1, 03μB pour Mn3GeC). Les analyses des densités d’états révèlent une transition magnétique de la phase ferromagnétique à la phase paramagnétique à des températures spécifiques. Les propriétés magnétocaloriques, notamment l’entropie magnétique (ΔS) et la puissance de refroidissement relative (RCP), révèlent des variations notables autour de ces transitions, positionnant ces matériaux comme de potentiels candidats pour la réfrigération magnétique. Pour Mn3InC, les valeurs maximales de (ΔSmag) et de la RCP atteignent respectivement 9.33J/kg.K et 655J/kg, tandis que pour Mn3GeC, elles atteignent 10.93J/kg.K et 703.53J/kg. Deuxièmement, l’étude se concentre sur le composé Mn3SnN, mettant en lumière ses propriétés électroniques métalliques et magnétocaloriques distinctes. Des variations significatives de l’entropie magnétique et de la RCP sont observées autour de la transition magnétique à des températures spécifiques, renforçant le potentiel de Mn3SnN dans les applications de réfrigération magnétique. Pour Mn3SnN, la transition magnétique se produit à Tc = 480K, et les valeurs maximales de (ΔSmag) et de la RCP atteignent respectivement 19, 382J/kg.K et 203, 466J/kg. De plus, les propriétés thermoélectriques du Mn3SnN sont étudiées, montrant un fort potentiel pour le refroidissement magnétique à des températures élevées, avec un facteur de puissance maximal (PF) de 2.92 × 1010Wm−1K−2s−1 à une température de 600K.