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- 1. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Mémoire présenté en vue de l'obtention du grade de Master en Sciences Physiques, nalité approfondie h—mien f—ron Université de Liège ennée —™—démique PHIREPHIS Promoteur : Pr. Dr. Philippe Ghosez Damien Baron Université de Liège
- 2. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Les ferrites : pérovskites distordues v—pey3 X ∗ pe3+@‘er“Qd5A ∗ qroupe d9esp—™e Pbnm R− 5 M+ 2 X− 5 g—pey3 X ∗ pe4+@‘er“Qd4A ∗ qroupe d9esp—™e PP1Gn R− 2 R− 3 F ∝ αR− 5 M+ 2 X− 5 Damien Baron Université de Liège
- 3. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Champ cristallin Qd eg t2g Damien Baron Université de Liège
- 4. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Instabilités électroniques Eet Jahn-Teller : eg t2g Qz2 − r2 x2 − y2 xz, yz xy Respiration des cages O6 : eg t2g Cage contractée eg t2g eg t2g Cage dilatée Damien Baron Université de Liège
- 5. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Ingénierie des matériaux Adapté de A. T. Mulder et al. Adv. Funct. Mater. 23, 4810 (2013) Damien Baron Université de Liège
- 6. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Couplages microscopiques dans le super-réseau Damien Baron Université de Liège
- 7. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Méthode de calcul ab initio http://www.crystal.unito.it/index.php g‚‰ƒ„evIR X ∗ hp„ ∗ fIE‡g @IT7 é™h—nge ex—™tA ∗ €seudoEpotentiels g— et v— I. †—lid—tion méthode sur ferrites C ™—r—™téris—tion P. Étude des ™oupl—ges mi™ros™opiques d—ns le superErése—u @Iière étude de gpyGvpyA Damien Baron Université de Liège
- 8. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ Ét—t fond—ment—l AFM-2A AFM-A AFM-C AFM E AFM a AFM E AFM b AFM-E FM a AFM-E FM b AFM-G AFM-S a AFM-S b AFM-T a AFM-T b FM 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 ∆E(meV) Relaxation géométrique Damien Baron Université de Liège
- 9. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ ƒtru™ture ™rist—llogr—phique €—r—mètres de m—ille a @Å) b @Å) c @Å) β @¦A †olume @Å3) hp„ SFPV SFQI UFRT VWFWS PHW ixpF SFQIIVP@QA SFQRUUS@RA UFSPHSV@SA WHFHTS@IA PIQFTQP R− 5 M+ 2 X− 5 R− 2 R− 4 R− 3 M+ 3 M+ 5 H H.P H.R H.T H.V I emplitude hp„ ixpF F ∝ αCaFeO3 X− 5 R− 2 M+ 5 + βCaFeO3 X− 5 R− 3 M+ 5 Damien Baron Université de Liège
- 10. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ ƒtru™ture éle™tronique et m—gnétique ESHH H SHH IHHH EV ET ER EP H P R g(E)(eV−1Å−3 ) E(eV ) €hyƒƒ peI d €hyƒƒ peP d €hyƒƒ y „hyƒƒ wéthode hp„ ixpF q—p @e†A HFU HFP Damien Baron Université de Liège
- 11. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ ƒtru™ture éle™tronique et m—gnétique P. M. Woodward et al. Phys. Rev. B 62, 844 (2000) Damien Baron Université de Liège
- 12. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ wodèle d9reisen˜erg E = E0 − ij Jij Sz,i Sz,j Damien Baron Université de Liège
- 13. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ wodèle d9reisen˜erg AFM-2A AFM-A AFM-C AFM-E FM a AFM-E FM b AFM-S a AFM-S b AFM-T a AFM-T b FM 0 10 20 30 40 50 60 70 80 ∆E(meV) DFT Heisenberg Damien Baron Université de Liège
- 14. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 CaFeO3 ∗ wodèle d9reisen˜erg €—r—mètre reisen˜erg J1@me† −2A UFR J2@me† −2A EHFW J3@me† −2A HFR J4@me† −2A EPFP TN ≈ | i Zi Ji |S(S+1) 3kB wéthode hp„ ixpF TN@uA IVH IIS Damien Baron Université de Liège
- 15. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 LaFeO3 ∗ Ét—t fond—ment—l AFM-2A AFM-A AFM-C AFM E AFM a AFM E AFM b AFM-E FM a AFM-E FM b AFM-G FM 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 ∆E(meV) Relaxation géométrique ∗ ƒtru™ture ™rist—llogr—phiqueD stru™ture éle™tronique et m—gnétique X même pré™ision que pour g—pey3 wéthode hp„ ixpF q—p @e†A QFI PFI → €lus gr—nd g—p p—rmi les orthoferrites 3 Damien Baron Université de Liège
- 16. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 LaFeO3 ∗ wodèle d9reisen˜erg €—r—mètre qéométrie v—ri—˜le qéométrie (xe J1 @me† −2A ESFU ETFH J2 @me† −2A HFW HFV TN ≈ | i Zi Ji |S(S+1) 3kB wéthode hp„ ixpF TN@uA VIH URQ → €lus gr—nde tempér—ture de xéel p—rmi les orthoferrites 3 Damien Baron Université de Liège
- 17. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 LaFeO3 ∗ wodèle reisen˜erg AFM-2A AFM-A AFM-C AFM E AFM a AFM E AFM b AFM-E FM a AFM-E FM b AFM-G FM 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 ∆E(meV) DFT Heisenberg Damien Baron Université de Liège
- 18. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Super-réseau CaFeO3/LaFeO3 AFM-2A AFM-A AFM-C AFM E AFM a AFM E AFM b AFM-E FM a AFM-E FM b AFM-G AFM-S a AFM-S b AFM-T a AFM-T b FM 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 ∆E(meV) Relaxation géométrique w—téri—u g—pey3 g—pey3Gv—pey3 v—pey3 q—p @e†A HFU IFI QFI Damien Baron Université de Liège
- 19. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Super-réseau CaFeO3/LaFeO3 R− 5 M+ 2 X− 5 R− 3 R− 2 Γ− 4 M+ 5 H H.P H.R H.T H.V I I.P emplitude g—pey3 g—pey3Gv—pey3 v—pey3 h—ns le superErése—u X ∗ X− 5 D Γ− 4 → Γ− 5 ∗ R− 2 D R− 3 → M− 2 ∗ M+ 5 → M+ 5 F ∝ αCaFeO3/LaFeO3 M− 2 Γ− 5 M+ 5 Damien Baron Université de Liège
- 20. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Couplages microscopiques dans le super-réseau Damien Baron Université de Liège
- 21. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Conclusions et perspectives → wéthode de ™—l™ul v—lidéeD petit déf—ut d—ns le g—p → g—r—™téris—tion ™omplète de g—pey3 et v—pey3 —ve™ modèle reisen˜erg → g—pey3Gv—pey3 isol—nt et pol—ire → €ropriétés éle™tro™hromiques ou piézo™hromiquesD piloter l— tempér—ture de „ws X à qu—nti(er → „empér—ture —m˜i—nte Damien Baron Université de Liège
- 22. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Modes adaptés à la symétrie wode a dépl—™ements —tomiques ™olle™tifs ™orrélés ƒtru™ture p—rente X ∗ qroupe d9esp—™e H ∗ wodes ηi = H ƒtru™ture distordue X ∗ qroupe d9esp—™e G ⊂ H ∗ wodes ηi = H ed—ptés à l— symétrie X ∗ wode ηi ↔ srrep Γ(Wi )D tel que Wi ⊂ G ∗ ηi = D(w)ηi D —ve™ w ∈ Wi et D(h) ∈ Γ(Wi ) „r—nsition stru™tur—le X ∗ €y a modes @€y1 X phonon inst—˜le et €y2 X p—r symétrieA ∗ héveloppement v—nd—u X polynômes de €y inv—ri—nts sous H Damien Baron Université de Liège
- 23. Étude ab initio des couplages microscopiques au sein des pérovskites CaFeO3, LaFeO3, et du super-réseau CaFeO3/LaFeO3 Méthodes décomposition modes Damien Baron Université de Liège