semassel esma | Université 8 Mai 1945 Guelma

Structural, electronic, optical, magnetic and thermoelectric properties of diluted magnetic semiconductors (DMS) based on MgS doped with transition metals ( Cr, Cd, Zn, Co and Ni).

Thesis title (Ar)

Doctoral thesis title (Ar):

.( Cr, Cd, Zn, Co and Ni) المطعم بالمعادن الانتقالية MgS الخواص الهيكلية,الالكترونية,الضوئية,المغناطيسية والحرارية لاشباه النواقل المغناطيسية المخففة والمعتمدة على

Propriétés structurales, électroniques, optiques, magnétiques et thermoélectriques des semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS) à base de MgS dopé par les métaux de transition ( Cr, Cd, Zn, Co et Ni)

keywords

Keywords:

FPLAPW+ Lo, WEIN2K, Diluted Magnetic Semiconductors (DMS), ferromagnetic half-metallicity, optics, TB-mBJ.

keywords (Ar)

Key words (Ar):

FPLAPW + Lo، WIEN2K، الموصلات المغناطيسية المخففة , البصرية، المغناطيسية الحديدية شبه معدنية

keywords (Fr)

Key words (Fr):

FPLAPW+ Lo, WEIN2K, Semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS)، demi-métallicité ferromagnétisme, optique, TB-mBJ.

Abstract

Abstract:

In this thesis, we conducted a theoretical study of the properties of diluted magnetic semiconductors with the composition Mg_1-xX_xS (X = Cr, Cd, Zn, Co, and Ni) in the rock salt structure using the full-potential linearized augmented plane wave method with local orbitals FP LAPW + lo, based on density functional theory (DFT) and implemented in the WIEN2K code.

The WC-GGA approximation was employed to calculate structural and elastic properties, while the TB-mBJ (Tran-Blaha modified Becke-Johnson) approximation was adopted for the calculation of electronic, magnetic, and optical properties, thermoelectric properties have been investigated using the Boltztrap

The structural study of the compounds revealed that the results for the binary compound are in good agreement with experimental findings. The electronic and magnetic properties of the Mg_1-xX_xS compounds (x = 0.125, 0.25, 0.50, 0.75) showed that they exhibit a half-metallic character with 100% spin polarization at the Fermi level and a total magnetic moment equal to 4 μ_B. All compounds are mechanically stable and exhibit strong mechanical anisotropy. The optical spectra of the different compounds show strong absorption in the ultraviolet radiation region.

The non-magnetic semiconductors Mg_0.875X_0.125S (X = Cd, Zn) have a wide bandgap and suitable optical and thermoelectric properties.

The optical properties of antiferromagnetic semiconductors with compositions Mg_0.875X_0.125S (X = Co, Ni) are dominated by peaks of high intensity in the ultraviolet region with additional peaks in the visible region.

Abstract (Ar)

Abstract (Ar):

في هذه المذكرة، قمنا بإجراء دراسة نظرية على أشباه الموصلات المغناطيسية المخففة لمركبات (Mg_1-xX_xS (X= Cr، Cd، Zn، Co، Ni في بنية الملح الصخري باستخدام طريقة الموجة المستوية الخطية و الكمون الكامل مع المدارات المحلية FP LAPW + lo، استنادًا إلى نظرية كثافة الدالة (DFT) و يتم تنفيذها في برنامج WIEN2K.

استُخدم التقريب WC-GGA لحساب الخصائص الهيكلية والمرونية والتقريب TB-mBJ المعدل من قبل Becke-Johnson Tran-Blaha لحساب الخصائص الالكترونية والمغناطيسية والبصرية تم دراسة الخواص الحرارية باستخدام Boltztrap وبناءً على ذلك، فإن النتائج الهيكلية المحصل عليها للمركب الثنائي تتفق بشكل جيد مع النتائج التجريبية.

أظهرت الخواص الإلكترونية والمغناطيسية لـ ( Mg_1-xX_xS (x = 0.125، 0.25، 0.50، 0.75 طابعًا نصف معدني مع استقطاب دوران بنسبة 100% عند مستوى فيرمي، تحتوي هده المركبات على قيم عزم مغناطيسي إجمالي يساوي 4 μ_B. المركبات التالية ( Mg_1-xX_xS (x = 0.125، 0.25، 0.50، 0.75 مستقرة ميكانيكيًا مع تباين ميكانيكي عالي. ويظهر الطيف البصري لهذه المركبات امتصاصا قويا في منطقة الأشعة فوق البنفسجية.

تحتوي مركبات أشباه النواقل المخففة غير المغناطيسية ( Mg_0.875X_0.125S (X = Cd, Zn على فجوة نطاق واسعة مع خصائص بصرية وكهروحرارية مناسبة.

بالنسبة لمركبات أشباه النواقل المضادة للمغناطيسية ( Mg_0.875X_0.125S (X = Co, Ni، تُظهر الخصائص البصرية قممًا مرضية في المنطقة المرئية وقممًا أقوى في منطقة الأشعة فوق البنفسجية.

Abstract (Fr)

Abstract (Fr):

Dans cette thèse, nous avons mené une étude théorique des propriétés des semi-conducteurs magnétiques dilués de composition Mg_1-xX_xS (X =Cr, Cd, Zn, Co et Ni) dans la structure rock salt en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées à potentiel complet avec les orbitales locales FP LAPW + lo, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et implémentée dans le code WIEN2K.

L’approximation WC-GGA a été utilisée pour calculer les propriétés structurales et élastiques, et l’approximation TB-mBJ (Becke-Johnson modifié par Tran-Blaha) a été adoptée dans le calcul des propriétés électroniques, magnétiques et optiques, les propriétés thermoélectriques ont investigués à l'aide du package Boltztrap .

L’étude structurale des composés a montré que les résultats concernant le composé binaire concordent bien avec les résultats expérimentaux. Les propriétés électroniques et magnétiques des composés Mg_1-xX_xS (x = 0.125, 0.25, 0.50, 0.75) ont montré qu’ils possèdent un caractère demi-métallique avec une polarisation de spin de 100 % au niveau de Fermi et un moment magnétique total de valeur égale à 4 μ_B. Tous les composés sont mécaniquement stables et ont une forte anisotropie mécanique. Les spectres optiques des différents composés présentent une forte absorption dans la région du rayonnement ultraviolet.

Les semi-conducteurs non magnétiques Mg_0.875X_0.125S (X = Cd, Zn) ont une large bande interdite et des propriétés optiques et thermoélectriques appréciables. Les propriétés optiques des semi-conducteurs antiferromagnétiques de compositions Mg_0.875X_0.125S (X = Co, Ni) sont dominés par des pics de fortes intensités dans la région ultraviolette et présentent également des pics dans la région visible.

Scientific publications

Scientific publications :

Scientific publications

Theoretical study of structural, electronic, elastic and optical properties of Mg_1-xCr_xS in ferromagnetic rock-salt structure

https://doi.org/10.1016 j.physb.2023.414778

Scientific conferences

Scientific conferences:

Scientific conferences..

Communications Internationales

Study of structural,electronic,magnetic properties of Cr doped MgS in Rock-Salt structure, 21-22/04/2021, Ouargla, ALGERIA.

Investigation of Structural, Electrical and optical properties of Mg_1-xMn_xS, 12/13/2022, Skikda, Algeria.

The magnetic and elastic properties of the Cr-doped MgS compound in Rock-Salt structure, 18/09/2021, Oran, Algérie.

FIRST THEORETICAL STUDY OF THE ELECTRONIC AND MAGNETIC PROPERTIES OF Mg_0.75Co_0.25S, October 26-27, 2022, OUARGLA-ALGERIA.

Communications nationales

Investigation of electronic and magnetic properties of Mg_0.75Ni_0.25S in rock-salt phase, 27-28 /06/ 2022, Mascara, Algeria

Proprietes structurales, Electroniques et magnetiques Du MgS dope par MT=Fe, Mn, Algiers, Algeria.