Propriétés structurales, électroniques, optiques, magnétiques et thermoélectriques de MgS dopé par les métaux de transition ( Cr, Cd, Zn, Co et Ni).

Abstract

Dans cette thèse, nous avons mené une étude théorique des propriétés des semi-conducteurs magnétiques dilués de composition Mg1-xXxS (X =Cr, Cd, Zn, Co et Ni) dans la structure rock salt. Cette étude a été réalisée en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel complet avec les orbitales locales FP LAPW + lo. Cette approche repose sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) mise en œuvre dans le code WIEN2K. L'approximation WC-GGA a été employée pour calculer les propriétés structurales et élastiques, tandis que l'approximation TB-mBJ (Becke-Johnson modifié par Tran-Blaha) a été adoptée pour évaluer les propriétés électroniques, magnétiques et optiques; quant aux propriétés thermoélectriques, elles ont été explorées en utilisant le code Boltztrap. L’étude structurale des composés a montré que les résultats obtenus pour le composé binaire concordent bien avec les résultats expérimentaux. Les caractéristiques électroniques et magnétiques des composés Mg1-xXxS (x = 0.125, 0.25, 0.50, 0.75) indiquent qu'ils ont le caractère demi-métallique, avec une polarisation de spin de 100 % au niveau de Fermi et un moment magnétique total de 4 μB.Tous les composés sont mécaniquement stables avec une forte anisotropie mécanique et leurs spectres optiques présentent une forte absorption dans la région du rayonnement ultraviolet. Les semi-conducteurs non magnétiques Mg0.875X0.125S (X = Cd, Zn) ont une large bande interdite et des propriétés optiques et thermoélectriques appréciables. Les spectres optiques des semi-conducteurs antiferromagnétiques de compositions Mg0.875X0.125S (X = Co, Ni) sont dominés par des pics de fortes intensités dans la région ultraviolette et présentent également des pics dans la région visible.