Etude des propriétés physiques de quelques semi-conducteurs magnétiques dilués

Abstract

Dans le présent travail, nous donnons les résultats obtenus à partir des recherches réalisées avec une méthode de premier principe (ab initio) dite méthode des ondes planes augmentées et linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) implémentée par le code Wien2k et dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Les propriétés structurales étudies des semi-conducteurs magnétiques dilués Ca1–xCrxSe, Sr1–xMnxS et Sr1-xTixX(X= S, Se, Te) montrent explicitement que ces derniers sont tous stables dans la phase ferromagnétique (FM). Les résultats obtenus de la recherche structurale des différents alliages binaires ont montré que les estimations des paramètres de réseau fournies par l'approximation GGA peuvent être les plus proches aux valeurs expérimentales. L'étude a révélé une prédiction importante sur les alliages ternaires Ca1-xCrxSe (x = 0,25, 0,50, 0,75) et Sr0.75Ti0.25X (X = S, Se, Te) a montré que ces alliages ont un caractère de ferromagnétisme demi-métallique avec une polarisation en spin égale 100% au niveau de Fermi, tandis que Sr1-xMnxS (x = 0,25, 0,50 et 0,75) ont une nature presque semi-conductrice. Les valeurs calculées des moments magnétiques totaux de tous les alliages sont des entiers ; 5B pour les alliages dopés au (Mn) et 4B pour les alliages dopés au (Cr) et 2B pour les alliages dopés au (Ti). Nous avons constaté que l'origine du ferromagnétisme dans le DMS que nous avons étudié ici est due à l'hybridation p-d. De plus, nous avons déterminé les constantes d’échange N0 et N0 pour mettre en évidence la nature du couplage dans les alliages. Les propriétés thermodynamiques à température ambiante ont été prédites avec succès par le modèle quasi-harmonique de Debye pour Sr1-xMnxS (x = 0,0, 0,25, 0,50 et 0,75). Cette étude nous a permis d'avoir une idée globale de l'effet de la température et de la pression sur certains paramètres macroscopiques tels que les capacités thermiques, le coefficient de dilatation thermique et la température de Debye. Les propriétés optiques de Sr1-xMnxS (x = 0,0, 0,25, 0,50 et 0,75) sont décrites en calculant les coefficients d'absorption, la fonction diélectrique ainsi qu'une partie réelle et imaginaire de la fonction diélectrique.