Contribution à l’Etude Ab initio des Propriétés Structurales, Magnétiques et Electroniques des Terres Rares lourdes à base d’Azote.

Abstract

Ce travail s'inscrit dans le cadre général de l'étude des propriétés structurales, magnétiques et électroniques des terres rares à base d’azote RN tel que (R= Gd, Tb, Dy, Ho, Er et Tm) dans les trois phases cubiques : deux phases connues NaCl et CsCl et une phase hypothétique ZnS. Pour ce fait, nous avons effectué un calcul SICPBE- Sol + U des RNs (R=Gd, Tb, Dy, Ho, Er et Tm). Nous avons calculé par conséquent, les propriétés structurales, électroniques et magnétiques qui sont en bon accord avec d'autres données théoriques et expérimentales disponibles. Nous avons montré que la phase NaCl est la plus stable et les RNs se comportent comme composés ferromagnétiques dans toutes ces phases. Ensuite, nous avons déduit les moments magnétiques. Pour les structures de bandes électroniques et les densités d’états de ces composés nous avons observé un caractère métallique dans les deux phases NaCl et CsCl pour tous les composés, et ils sont en bon accord avec d'autres calculs théoriques, mais se transforme en semi-conducteur (spin up) dans la phase ZnS. Pour le spin-down, les RNs sont métalliques dans la phase ZnS sauf pour le GdN qui est un semi-conducteur à gap indirect. Nos résultats prévus pour la structure ZnS doivent être confirmés par de futures études expérimentales et théoriques.Abstract This work is part within the general framework of the study of the structural, magnetic and electronic properties of rare earth nitrides RN with (R= Gd, Tb, Dy, Ho, Er and Tm) in three cubic phases: known phases, NaCl and CsCl, and an unknown phase, ZnS. For that, we have performed SIC-PBE-sol+U calculations of RN in this three potential phases. We have calculated therefore the structural, electronic and magnetic properties which are in good agreement with other theoretical and experimental data available. The NaCl is shown to be the most stable phase and the RNs behave as ferromagnetic compounds in all these phases. The magnetic moments are then deduced. From the electronic band structures and densities of states, we have concluded that RNs are a metallic ferromagnetic in nature for both NaCl and CsCl phases in agreement with previous works, but becomes a semiconductor (spin-up) in the ZnS phase. For the spin down of the ZnS phase, RNs are metallic expect for GdN is semiconductor with an indirect band gap. Our predicted results for the ZnS structure must be confirmed by future experimental and theoretical studies.