OUETTAR CHAOUKI
- ouettar.chaouki@univ-guelma.dz
- ouettar.c24@gmail.com
Thesis title
Thesis title (Ar)
Thesis title (Fr)
keywords
keywords (Ar)
keywords (Fr)
Abstract
In this thesis, we conducted an in-depth study of the physical properties of two-dimensional materials from the family of transition metal trihalides (MX3) doped with transition metals. The research approach used is based on the augmented plane wave (PAW) method, implemented in the VASP code, within the framework of density functional theory (DFT), using the GGA and GGA + U approximations to take into account correlation effects.
The first section of our study is devoted to the analysis of the properties of the MoI3 monolayer doped with different transition metals, namely Sc, Ti, V, Cr and Mn. The results obtained show that doping with Sc and Ti transforms the MoI3 monolayer from a ferromagnetic bipolar semiconductor into a ferromagnetic semiconductor. On the other hand, doping with V and Cr gives semiconductor properties. Doping with Mn leads to a half-metallic character with enhanced magnetization, even in the presence of spin-orbit coupling (SOC). Finally, all doped systems exhibit robust ferromagnetism, especially V-doped MoI3 monolayer, with high Curie temperatures in the mean-field approximation.
In the second section of the study, VCl3 monolayers were also doped with transition metals and revealed interesting properties. Doping with Sc and Ti produced ferromagnetic semiconductors with indirect energy gaps, while doping with Cr produced a ferromagnetic semiconductor with a direct energy gap and doping with Mn and Fe generated spin-gapless semiconductors (SGS) and bipolar ferromagnetic semiconductors (BFMS), respectively, attracting keen interest in spintronics. All doped systems displayed large magnetic moments, including 4.75 μB per unit cell for the Fe-doped monolayer and increased ferromagnetic stability. As a result, these doped transition metal trihalides monolayers are promising for spintronics applications due to their unique properties.
Abstract (Ar)
في هذه الأطروحة، أجرينا دراسة متعمقة للخصائص الفيزيائية للمواد ثنائية الأبعاد من عائلة ثلاثي هالوجينات المعادن الانتقالية (MX3) المطعمة بالمعادن الانتقالية. يعتمد منهج البحث المستخدم على طريقة الأمواج المستوية المعززة (PAW)، المطبقة في كود VASP، في إطار نظرية الكثافة الوظيفية (DFT)، باستخدام تقديرات GGA وGGA + U لمراعاة تأثيرات الترابط.
تم تخصيص القسم الأول من دراستنا لتحليل خصائص أحادي الطبقة MoI3 المطعمة بمعادن انتقالية مختلفة، وهي Sc وTi وV وCr وMn. تظهر النتائج التي تم الحصول عليها أن تطعيم MoI3 بالسكانديوم (Sc) والتيتانيوم (Ti) يحول الطبقة الواحدة من نصف موصل مغناطيسي ثنائي القطب إلى نصف موصل مغناطيسي. بينما تطعيمها بالفاناديوم (V) والكروم (Cr) يمنح خصائصا شبه نصف موصلة. التطعيم بالمنغنيز (Mn) يؤدي إلى خصائص نصف معدنية مع تعزيز في التمغنط حتى في وجود اقترن مغزلي مداري (SOC). أخيرا، جميع الأنظمة المطعمة تظهر مغناطيسية حديدية قوية، خاصةً MoI3 أحداي الطبقة المطعم بالفاناديوم (V)، مع درجات حرارة كيوري مرتفعة ضمن تقدير الميدان المتوسط.
في القسم الثاني من الدراسة، تم تطعيم أحادي الطبقة VCl3 بمعادن انتقالية مختلفة وكشفت عن خصائص مثيرة للاهتمام. أدى التطعيم باستخدام Sc وTi إلى إنتاج أشباه موصلات مغناطيسية حديدية ذات فجوات طاقة غير مباشرة، في حين أن التطعيم باستخدام Cr أنتج نصف موصل مغناطيسي مع فجوة طاقة مباشرة. كما أدى التطعيم باستخدام Mn وFe إلى إنتاج نصف موصلات سبينية بدون فجوة (SGS) ونصف موصلات مغناطيسية ثنائية القطب (BFMS) مما أثار اهتماما كبيرا في مجال تقنية الالكترونيات الدورانية. هذه الأنظمة المطعمة عرضت عزوما مغناطيسية معتبرة، بما في ذلك Bµ 4.75 لكل وحدة خلية للحديد (Fe)، وزيادة في استقرار الحالة المغناطيسية الحديدية. هذه المواد أحادية الطبقة ثلاثي هالوجينات المعادن الانتقالية تعد واعدة لتطبيقات تقنية الالكترونيات الدورانية نظراً لخصائصها الفريدة.
Abstract (Fr)
Dans cette thèse, nous avons mené une étude approfondie des propriétés physiques des matériaux bidimensionnels de la famille de trihalogénures de métaux de transition (MX3) dopées par des métaux de transition. L'approche de recherche utilisée repose sur la méthode des ondes planes augmentées (PAW), mise en œuvre dans le code VASP, dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), en utilisant les approximations GGA et GGA + U pour prendre en compte les effets de corrélation.
La première section de notre étude est consacrée à l'analyse des propriétés de la monocouche MoI3 dopée avec différents métaux de transition, à savoir Sc, Ti, V, Cr et Mn. Les résultats obtenus montrent que le dopage avec le Sc et le Ti transforme la monocouche MoI3 d'un semi-conducteur bipolaire ferromagnétique en un semi-conducteur ferromagnétique. En revanche, le dopage avec le V et le Cr donne des propriétés half semi-conductrices. Le dopage avec le Mn conduit à un caractère demi-métallique avec une magnétisation renforcée, même en présence du couplage spin-orbit (SOC). Enfin, tous les systèmes dopés présentent un ferromagnétisme robuste, en particulier la monocouche MoI3 dopée au V, avec des températures de Curie élevées dans l'approximation du champ moyen.
Dans la deuxième section de l'étude, les monocouches VCl3 ont elles aussi été dopées avec des métaux de transition et ont révélé des propriétés intéressantes. Le dopage avec le Sc et le Ti a produit des semi-conducteurs ferromagnétiques avec des gaps d'énergie indirects, tandis que le dopage avec le Cr a donné un semi-conducteur ferromagnétique avec un gap d'énergie directe et le dopage avec le Mn et le Fe a généré des semi-conducteurs sans gap de spin (SGS) et des semi-conducteurs ferromagnétiques bipolaires (BFMS), respectivement, suscitant un vif intérêt en spintronique. Tous les systèmes dopés ont affiché d'importants moments magnétiques, notamment 4,75 μB par cellule unitaire pour la monocouche dopée au Fe et une stabilité ferromagnétique accrue. En conséquence, ces monocouches de trihalogénures de métaux de transition dopées sont prometteuses pour les applications en spintronique en raison de leurs propriétés uniques.
Scientific publications
- C. Ouettar, H. Yahi, and H. Chibani, “Tuning the magnetic and electronic properties of MoI3 monolayer by 3d transition metal doping: A first-principles study,” J. Magn. Magn. Mater., vol. 551, p. 169163, Jun. 2022, doi: 10.1016/j.jmmm.2022.169163.
- C. Ouettar, H. Yahi, K. Zanat, and H. Chibani, “Tuned electronic and magnetic properties in 3d transition metal doped VCl 3 monolayer: a first-principles study,” Phys. Scr., vol. 98, no. 2, p. 025814, Feb. 2023, doi: 10.1088/1402-4896/acb093.
Scientific conferences
Communications internationales:
- C. Ouettar, H. Yahi, Tuning the Electronic and Magnetic Properties of TM (TM = Sc and Ti) Doped FeI3 Monolayer, 1st international conference on chemical matters and environment preservation, 09-10 Mars 2022 Université de Ouargla
- C. Ouettar, H. Yahi, Theoretical study of structural, electronic and magnetic properties of 2D MoI3 material, 3rd International Conference on Engineering and Applied Natural Sciences, 14-17 Janvier 2023 Université de Konya
Communications nationales:
- C. Ouettar, H. Yahi, Tuned Electronic and Magnetic Properties in 3d Transition Metal-Doped FeI3 Monolayer: A First-Principles Study, The first national online conference on Materials Physics, 09 Juin 2022 Université d’El Tarf
- C. Ouettar, H. Yahi, Tuned electronic and magnetic properties in 3d transition metal-doped MoI3 monolayer: a first-principles study, 1st National Conference on Materials Sciences and Engineering, 28-29 Juin 2022 Université de Khenchela