Electronic structure of chimney-ladder compounds with a large unit cell
Structure électronique des composés à grande maille de type « chimney-ladder »
Abstract
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Les « chimney-ladder » sont une famille de composés de métaux de transition à maille tétragonale présentant un paramètre c très grand. À partir de la méthode LMTO-liaisons fortes et de la technique de récursion, les densités d'états électroniques ont été calculées pour un grand nombre de ces structures. Le calcul montre que ces composés sont stabilisés par une hybridation p-d donnant une densité d'états faible au voisinage du niveau de Fermi, pour une concentration d'électrons de valence (VEC) de 14. Ce minimum de densité d'états est une véritable bande interdite dans certains cas (Ru2Si3, RuAl2, Mn11Si19). Mn11Si19 et Cr11Ge19 ont la même structure cristallographique. Mn11Si19 est un semi-conducteur naturellement dopé-p, car le niveau de Fermi est légèrement au dessous du haut de la bande de valence (états liants). Dans le cas de Cr11Ge19, le niveau de Fermi est plus bas, dans une zone de forte densité d'états. Le critère de Stoner est satisfait, et le calcul prévoit (et l'expérience confirme) qu'il est ferromagnétique à basse température. Ru2Sn3 et Ru2Si3 ont une structure cristallographique voisine. La largeur de la bande d de Ru2Sn3 est plus étroite et le minimum correspondant au VEC de 14 est plus accusé dans Ru2Si3. Expérimentalement, Ru2Si3est un semi-conducteur (Eg = 1eV), alors que Ru2Sn3 est un métal mauvais conducteur. Certains alliages de structure TiSi2, qui ont des propriétés similaires au « chimney-ladder » ont aussi été étudiés. Le calcul montre, comme pour les « chimney-ladder », la présence d'un minimum de densité d'états pour un VEC de 14.