Etude de premier principe des propriétés structurales, électroniques et magnétique du Gd1-xEuxCo2 cristallisant dans la structure cubique C15

Abstract

Le but de notre travail est d’évaluer les propriétés structurales, électroniques, magnétiques et mécaniques des composés intermétalliques de type phase de Laves à l’état pur et après l’alliage, en tenant compte des aspects : stabilité de ces matériaux à l’état fondamentale et leurs propriétés mécaniques. Nous avons étudié en premier lieu la stabilité structurale de ces composés dans la phase de Laves de structure cubique C15. L’étude a montré que les deux composés GdCo2 et EuCo2 cristallisant dans la phase C15 sont énergétiquement stable est présentent une stabilité poussée quand le systèmes est étudié en présence de l’effet du magnétisme. Ensuite, nous avons étudié les propriétés électroniques ; les densités d’états électroniques des composés GdCo2 et EuCo2 à leurs états purs et après alliage montrent un que les composés sont à caractère métallique. Et l’antisymétrie entre le spin up et spin down exprime l’existence d’un moment magnétique. L’étude des DOS des alliages en spin polarisés, a montré qu’il y a une différence dans la polarisation des spins up et down au niveau de fermi par rapport à l’état pur ceci nous informe que la polarisation des spins minoritaires a augmenté et donc le transport de l’information s’intensifie dans cette direction. Aussi, en examinant les propriétés électroniques et magnétiques de l’ensemble des composés étudiés (pur ou alliages), on a pu constater que les atomes de Cobalt sont le premier responsable de la métallicité et un grand apport de magnétisation de ces composés. En étudiant en dernier lieu les propriétés mécaniques de l’ensemble des composés, on a pu constater que : - L’incorporation des atomes de Eu à la place de celle du Gd a provoqué des distorsions du réseau cubique, mise à part les faibles concentrations (x=0.125, x=0.375) et aussi pour la concentration de 0.875 où la symétrie a été sauvegardée. 47 - En vérifiant les critères de stabilité des phases mécaniques, nous avons remarqué qu’à la concentration x=0.875, le composé n’est pas stable mécaniquement. - L’origine de la dureté peut être principalement attribuée à la liaison entre atomes du même type des terres rares (Gd-Gd, Eu-Eu). La différence d’électronégativité qui existe entre les atomes de types différents (Gd et Co ; Eu et Co) est responsable de la polarité de la liaison donnant lieu à la rigidité intrinsèque. Ce fait a été confirmé après l’analyse des propriétés mécaniques. Cette analyse a montré que les phases de Laves ont une bonne ductilité, une haute dureté et une rigidité intrinsèque très intéressante. - Cette étude nous a mené à dire que l’alliage qui répond aux objectifs fixés préalablement (augmentation de la polarisation : favoriser le transport de l’information, améliorer le moment magnétique pour favoriser le stockage de l’information, améliorer les propriétés mécaniques notamment la ductilité tout en gardant une rigidité intrinsèque intéressante) est celui quand x=0.375, vu qu’il répond à notre cahier de charge : o Un moment magnétique de 16.69 µB/u.f comparativement aux composés parents qui était de 15.40 µB/u.f et de 16.53 µB/u.f pour le GdCo2 et EuCo2 respectivement. o Une polarisation de spin qui a augmenté pour les spins minoritaires favorisant ainsi le transport de l’information. o Une ductilité très prononcée (B/G =7.12) qui est très supérieure aux composés parents (B/GGdCo2=3.934 et B/GEuCo2=2.664) couplée a une rigidité intrinsèque non négligeable. Comme perspectives, nous projetons d’évaluer les propriétés thermodynamique afin d’évaluer les températures de Curie des composés parents et des alliages retenus.