Etude de premier principe de propriétés physiques des matériaux demi-métalliques pour des applications en spintronique

Abstract

Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques, transitions de phase électroniques et propriétés magnétiques des composés quaternaires de type Heusler FeCrScSi (FCSS) et FeCrScGe (FCSG), sous pression hydrostatique comprise entre 0 à 50 GPa. calculs polarisés en spin ont été réalisés en utilisant la méthode d’ondes planes et pseudopotentiels (PP-PW) dans le cadre de l'approximation du gradient généralisé (GGA-PBE). Les propriétés structurales obtenues à l'état fondamental sont en bon accord avec les résultats théoriques existants. De plus, les valeurs négatives des énergies de cohésion et de formation révèlent que les deux matériaux sont thermodynamiquement stables et peuvent être synthétisés. Les propriétés élastiques calculées montrent que les matériaux considérés sont ductiles et mécaniquement stables. Sans tenir compte des effets de la pression, l’analyse de la structure électronique révèle les propriétés semi-conductrices ferrimagnétiques des matériaux FCSS et FCSG. Sous pression, une transition de phase électronique d'un matériau filtre de spin (SFM) à un semi-conducteur à gap de spin nul de type II (SGS-II), est prédite à des valeurs de pression de 46,37 GPa et 32,48 GPa pour les matériaux FCSS et FCSG, respectivement. Au-dessus de ces pressions critiques, les composés étudiés présentent un caractère demi-métallique (HM). Enfin, il a été remarqué que le moment magnétique total calculé des composés FCSS et FCSG était indépendant de la pression appliquée, avec une valeur entière de 3 μB, obéissant à la règle de Slater-Pauling.