Étude des Propriétés Physiques des Composés Binaires SiBi et LaBi en Utilisant le Simulateur Wien2K

Abstract

Dans cette étude théorique, nous avons exploré les propriétés structurales et électroniques des composés BiX (X = Si, La) en utilisant la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW), basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) telle qu’implémentée dans le code Wien2k. L’approximation du gradient généralisé (GGA) a été appliquée pour traiter le terme d’échange-corrélation (XC) dans l’analyse des propriétés structurales et optiques. Les paramètres structuraux, notamment le paramètre de maille et le module de compressibilité, montrent une bonne concordance avec les données théoriques et expérimentales disponibles. L’étude de la structure de bande et des densités d’états (DOS) révèle que les composés LaBi et SiBi possèdent un gap d’énergie indirect de type Γ→X. Par ailleurs, l’introduction du potentiel modifié de Becke-Johnson (mBJ) en tant que correction du terme d’échange-corrélation a permis d’obtenir des valeurs de gap plus proches des résultats expérimentaux, témoignant d’une amélioration notable par rapport aux approximations WC-GGA. Les résultats obtenus pour les fonctions diélectriques, l'indice de réfraction, le coefficient d'absorption et la réflectivité sont proches aux données expérimentales.

In This work, we have conducted a theoretical study using the full-potential linearized augmented plane wave (FP-LAPW) method, based on density functional theory (DFT) as implemented in the WIEN2k software, to investigate the structural and electronic properties of BiX (X = La, Si) compounds. The generalized gradient approximation (GGA) wasemployed for the exchange-correlation (XC) potential in the study of both structural and opticalproperties. The structural paramètres, such as the lattice constant and bulkmodulus, show good agreement withavailabletheoretical and experimental data. The calculated band structures and density of states (DOS) revealthatLaBi and SiBi are indirect band gap sexhibitmetallicbehavior, with the gap occurringbetween the Γ and X points. Furthermore, the use of the modified Becke–Johnson (mBJ) potential as a correction to the exchange-correlationtermprovided band gap values that are in better agreement withexperimentalresults, demonstrating a clearimprovement over previoustheoreticalstudies. The calculatedopticalproperties, including the dielectricfunction, refractive index, absorption coefficient, and reflectivity, also show good consistencywith the experimental observations.

في هذا العمل، أجرينا دراسة نظرية للمركبين LaBiوSiBiباستخدام طريقة LAPW-FP المعتمدة على نظرية دالة الكثافة )DFT )ضمن برنامج Wien2k .تم استخدام تقريب GGA لحساب تأثيرات التبادل واالرتباط بهدف تحليل الخواص البنيوية والبصرية. ا جيدًا مع البيانات التجريبية من حيث ثابت الشبكة ومعامل االنضغاط. أظهرت النتائج توافقً كما أظهرت الدراسة أن المركبين يمتلكان فجوة طاقة غير مباشرة من نوع )X→Γ .)أدى استخدام جهد Johnson-Becke المعدل )mBJ )إلى تحسين ملحوظ في قيم فجوة الطاقة مقارنة بالتقريبات األخرى )GGA-WC.) كما أظهرت الحسابات البصرية، مثل الدالة العازلة، ومعامل االنكسار، واالمتصاص، ا جيدًا مع النتائج التجريبية، مما يدل على دقة المنهج المستخدم.