Ab-initio Study of fundamental properties of a cubic perovskite - BiIn𝐨𝟑-

Abstract

In this work, we studied the structural, electronic and elastic properties of the cubic perovskite composite BiIn𝒐𝟑. The aim of this work is to know the properties of BiIn𝒐𝟑 in preparation for the possible use of this compound in certain applications and fields. For this purpose, we used the (ab initio) calculation method, based on the density functional theory (DFT) included in CASTEP and integrated with the plane wave method and pseudopotentials (PP-PW), to calculate the cross-correlation potential (Xc), we used the localized density approximation (LDA) as well as the generalized gradient approximation (GGA) in the calculations and found that the lattice constant and compressive modulus obtained are consistent with the theoretical results. The elasticity constants increase with increasing hydrostatic pressure, where we studied a range from 0 GPa to 40 GPa. As for the elastic properties, we calculated the Zener ratio and found that the compound is anisotropic; and more rigid along the crystalline direction [100], The elastic constants fulfilled the stability conditions, which means that our compound is structurally stable. The results of the energy band analysis indicated that the studied compound is an indirect band gap conductor, moreover, by analyzing the density of state spectrum we found that the chemical bonds are a mixture of valence and ionic bonds and that Bi -6p constitutes the majority of the conduction band, according to DOS analysis, while O -2p states practically dominate the valence band. Our results from the study of the physical properties of the BiIn𝒐𝟑 molecule indicate that our compound could be a good substitute (candidate) for lead-containing materials to protect nature from its toxicity ==================================================================================================== Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurelles, électroniques et élastiques du composite de pérovskite cubique BiIn𝒐𝟑. Le but de ce travail est de connaître les propriétés de BiIn𝒐𝟑 en vue d'une éventuelle utilisation de ce composé dans certaines applications et domaines. Pour ce faire, nous avons utilisé la méthode de calcul (ab-initio), basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) incluse dans CASTEP et intégrée avec la méthode des ondes planes et des pseudopotentiels (PP-PW), pour calculer le potentiel de corrélation croisée (Xc), nous avons utilisé l'approximation de la densité localisée (LDA) ainsi que l'approximation du gradient généralisé (GGA) dans les calculs et avons constaté que la constante de réseau et le module de compression obtenus sont cohérents avec les résultats théoriques. Les constantes d'élasticité augmentent avec la pression hydrostatique, où nous avons étudié une gamme de 0 GPa à 40 GPa. En ce qui concerne les propriétés élastiques, nous avons calculé le rapport de Zener et constaté que le composé est anisotrope et plus rigide le long de la direction cristalline [100], Les constantes élastiques remplissent les conditions de stabilité, ce qui signifie que notre composé est structurellement stable. Les résultats de l'analyse de la bande d'énergie indiquent que le composé étudié est un conducteur à bande interdite indirecte. De plus, en analysant le spectre de la densité d'état, nous avons constaté que les liaisons chimiques sont un mélange de liaisons de valence et de liaisons ioniques et que Bi -6p constitue la majorité de la bande de conduction, selon l'analyse DOS, tandis que les états O -2p dominent pratiquement la bande de valence. Les résultats de l'étude des propriétés physiques de la molécule BiIn𝒐𝟑 indiquent que notre composé pourrait être un bon substitut (candidat) pour les matériaux contenant du plomb afin de protéger la nature de sa toxicité.