Étude des propriétés physiques, électroniques et magnétiques des phases MAX Mn+1AXn avec n=1, 2, 3

Abstract

Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, électroniques, élastiques et thermodynamiques de la nouvelle classe de phase Max Mn2SiC1, Mn3SiC2 et Mn4SiC3 (Mnn+1SiCn avec n = 1, 2 et 3), en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéairement (FP-LAPW) basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité. Le potentiel d'échange-corrélation est traité avec l'approximation de densité locale LSDA. Les énergies de formation calculées pour tous les composés ont montré que ces composés sont thermodynamiquement stables. Nous avons constaté que la configuration ferromagnétique (FM) est plus stable que la configuration non magnétique (NM), à leurs paramètres de réseau pour les trois composés. L'énergie cohésive confirme la stabilité structurelle de toutes les structures. Le moment magnétique total augmente avec une valeur croissante de n. La structure de bande indique que les trois matériaux sont électriquement conducteurs. Pour la densité d'état, on voit qu'il n'y a pas d'écart pour ces trois matériaux ; ils présentent une nature métallique qui résulte du fait que les états Mn-3d sont dominants au niveau de Fermi. Le pic d'hybridation des états Mn–3d et C–2p conduit à une liaison covalente plus forte que celle entre les états Mn–3d et Si–3p dans le domaine de basse énergie. Les électrons 3p dans les éléments de silicium peuvent modifier efficacement la covalence et l'iconicité des liaisons qui régissent la compressibilité, la ductilité et même les propriétés supraconductrices. La liaison chimique dans trois composés est une combinaison de nature covalente, ionique et métallique. Les principaux facteurs régissant les propriétés électroniques sont les états hybrides Mn–3d, Si–3p et C–2p, et la liaison (p–d) stabilise la structure. Les constantes élastiques sont calculées et les conditions du critère de stabilité mécanique sont vérifiées. De plus, nous avons calculé le volume, le module de cisaillement, le module de Young, le coefficient de Poisson et l'indice d'anisotropie. Le modèle de Debye quasi-harmonique a été utilisé pour étudier les propriétés thermodynamiques dépendant de la température des composés Mnn+1SiCn (n = 1, 2, 3).