Date of Award

3-2022

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Physics

First Advisor

Noureddine Amrane

Abstract

Perovskites (ABX3) are one of the most prominent families of crystalline alloys have received excellent research attention globally because of their diverse multi-functionalities and the interesting physics underpinning them. On the other hand, antiperovskites (X3BA) are electronically inverted perovskite derivates, yet they are not an insignificant class of functional materials. Antiperovskites, inheriting the flexible structural characteristics of perovskites and rich in cations at X sites, display unusual chemical and physical properties. The SrSnO3 is a distinctive perovskite oxide in that it possesses a higher electron conductivity despite its sizeable optical band gap. This dissertation has studied the electronic, optical, and magnetic properties of the perovskite strontium stannate (SrSnO3) and its counterpart Sr3SnO antiperovskite by employing the density functional theory (DFT) based first-principles methods. There are two aspects of this thesis. In the first part, the electronic and optical properties of the SrSnO3 perovskite alloy have been studied as a function of strain. It is found that the electronic and optical properties of the cubic SrSnO3 perovskite can be tuned by applying pressure. The second section focuses on inducing magnetism into a non-magnetic antiperovskite Sr3SnO. The structural, electronic, and magnetic properties of the antiperovskite Sr3SnO alloy have been investigated by the substitutional doping of Sn with the 5f rare-earth elements (La and Ce). The results indicate that incorporating La and Ce to Sr3SnO transforms it into metallic by increasing the electronic conductivity and magnetic activity. Furthermore, the negative values of the formation energy demonstrate that the La and Ce doped Sr3SnO alloys are thermodynamically stable.

Arabic Abstract

تعد البيروفسكايت (ABX3) واحدة من أبرز عائلات السبائك البلورية التي حظيت باهتمام بحثي ممتاز على مستوى العالم بسبب تنوع وظائفها والفيزياء المثيرة للاهتمام التي تقوم عليها. من ناحية أخرى، فإن مضادات البيروفسكايت (X3BA) هي مشتقات بيروفسكايت مقلوبة إلكترونيًا، ومع ذلك فهي ليست فئة ضئيلة من المواد الوظيفية. Antiperovskites، التي ترث الخصائص الهيكلية المرنة للبيروفسكايت والغنية بالكاتيونات في مواقع X ، تعرض خصائص كيميائية وفيزيائية غير عادية. SrSnO3هو أكسيد بيروفسكايت مميز من حيث أنه يمتلك موصلية إلكترونية أعلى على الرغم من فجوة النطاق البصري الكبيرة. درست هذه الأطروحة الخصائص الإلكترونية والبصرية والمغناطيسية لستانات البيروفسكايت السترونتيوم (SrSnO3) ونظيرتها Sr3SnO antiperovskite من خلال استخدام طرق المبادئ الأولية القائمة على نظرية الكثافة الوظيفية (DFT). هناك جانبان من هذه الأطروحة. في الجزء الأول، تمت دراسة الخصائص الإلكترونية والبصرية لسبائك بيروفسكايت SrSnO3كدالة للضغط. لقد وجد أن الخصائص الإلكترونية والبصرية للمكعب SrSnO3 perovskite يمكن ضبطها عن طريق الضغط. يركز القسم الثاني على إحداث المغناطيسية في مضاد غير مغناطيسي Sr3SnO. تم فحص الخصائص الهيكلية والإلكترونية والمغناطيسية لسبائك مضاد الفيروسات Sr3SnO من خلال تعاطي المنشطات البديلة لـ Snمع العناصر الأرضية النادرة f5 (CeوLa). تشير النتائج إلى أن دمج La و Ceمع Sr3SnO يحولها إلى معدن عن طريق زيادة التوصيل الإلكتروني والنشاط المغناطيسي. علاوة على ذلك، توضح القيم السلبية لطاقة التكوين أن سبائك Sr3SnO المخدرة La و Ce مستقرة ديناميكيًا.

Download

Included in

Physics Commons

COinS