Simulation des propriétés électroniques et magnétiques des semi-conducteurs magnétiques diluésà base de: MgS-II-VI et GeX(X=Se, Te)- IV-VI

Abstract

Cette thèse, est une étude théorique des propriétés des semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS). Elle est réalisée en utilisant la méthode des ondes planes augmentées et linéarisées à potentiel total (FP-LAPW) implémentée dans le code WIEN2K, dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Nous avons étudié les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des composés Mg1-xVxS (x = 0, 0.125, 0.25, 0.50, 0.75, 1) dans les deux structures Rock-Salt (RS) et Zinc blend (ZB) en utilisant l'approximation WC-GGA pour le calcul des propriétés structurales et l’approximation TB-mbj LDA pour le calcul des propriétés électroniques et magnétiques. Nous avons dans la suite étudié les propriétés structurales, électroniques et magnétiques des composés Ge1-xTixTe (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 et 1) et Ge0.75Eu0.25X avec (X = Te, Se) dans la structure Rock-Salt (RS). Pour ces composés, les propriétés électroniques et magnétiques ont été effectuées en utilisant l'approximation du gradient généralisé plus la correction Hubbard (GGA-PBE +U), par contre, les propriétés structurales ont été calculées via l’approximation PBE-GGA. L'analyse des structures de bande et des densités d'états électronique sa mis en évidence dans les composés Mg1-xVxS (x = 0.125, 0.25, 0.50, 0.75) dans la structure Rock-Salt un comportement semi-conducteur ferromagnétique; en revanche, dans la structure zinc-blende, ces composés sont ferromagnétiques semi-métalliques pour les concentrations x=0.125, 0.25 et 0.50 et métallique pour x = 0.75. Concernant les composés Ge1-x TixTe, on a obtenu pour x = 0.50 et 0.75 un caractère ferromagnétique semi-métallique; tandis que pour x = 0.25 le composé est presque semi-métallique. Les composés Ge0.75Eu0.25Te et Ge0.75Eu0.25Se, obtenus par le dopage des composés binaires GeTe et GeSe avec 25% d'Europium, sont des semi-conducteurs pour les deux directions de spin selon l’approche PBE-GGA+U; ils sont ferromagnétiques ou antiferromagnétiques selon la distance séparant deux atomes d’europium. Nous avons également prédit les énergies d’échanges et de séparation ∆x(d) et ∆x(pd) ainsi que les constantes d’échanges N0α et N0β relatives aux interactions produites par les états 3d-Ti, 4f-Eu et 3d-V. En se conformant aux valeurs obtenues de ces paramètres, le MgS dopé au vanadium dans la structure ZB présente une interaction d’échange de type antiferromagnétique ; dans la structure RS, il présente un mécanisme de double échange. Pour les composés Ge1-xTixTe, l’interaction d’échange entre les atomes Ti est antiferromagnétique ; dans les composés Ge0.75Eu0.25Te et Ge0.75Eu0.25Se, elle est régie par le mécanisme RKKY.