Contribution à l’étude de la structure électronique des alliages dilués de métaux de transition^(*)

A contribution to the study of electronic structure in dilute transitional metal alloys

Laboratoire de Structure Électronique des Solides, Université Louis-Pasteur (Équipe de Recherche associée au C. N. R. S. n° 100), 4, Rue Blaise-Pascal — F 67 - Strasbourg, France.

Résumé

Nous avons déterminé la structure électronique d’un certain nombre de défauts ponctuels dans les métaux de transition en étendant Je modèle de Koster Slater afin de tenir compte de la structure de bandes du métal pur. La structure de bandes est décrite par un schéma d’hybridation s-d obtenue soit par interpolation A. P. W., soit par la méthode ab initio du pseudopotentiel généralisé (une application de cette dernière méthode est présentée dans le cas du nickel).

Nous montrons que, dans les alliages à base de nickel, en introduisant un pseudopotentiel qui tient compte de l’extension et de la stabilité des couches d, un état lié est extrait pour des valeurs de Z plus petites dans la troisième série de transition que dans la première. Nous avons aussi calculé l’énergie de formation d’une mono-lacune, les énergies d’interaction impureté-impureté et lacune-impureté ; le terme de relaxation relatif à la lacune n’a pas été pris en compte. Nous avons étudié la structure électronique de l’état lié virtuel dans les ferromagnétiques et montré, en particulier, qu’au voisinage du sommet de la bande d, une approximation lorentzienne pour l’état résonnant n’est pas justifié. Enfin, nous avons étudié — en dehors d’une méthode de perturbation — l’influence du couplage spin-orbite sur la structure électronique des impuretés et calculé le facteur g pour les éléments de troisième série de transition dans une matrice de nickel.

Abstract

We studied the electronic structure of punctual defects in transition metals. We extended the Koster Slater model in order to take into account the band structure of pure metal. The band structure is described by a s-d hybridization scheme obtained either by an A. P. W. interpolation, or by an ab initio method of generalized pseudopotential (an application of this last method is presented in the case of nickel).

Introducing a pseudopotential which takes into account the extension and the stability of the d orbitals, we show that, in the nickel based alloys, a virtual bound state is extracted for lower Z values in the third transitional series than in the first series. We also calculated the formation energy of a monovacancy, the binding energies of impurity-impurity and vacancy-impurity; in the vacancy case we do not take into account the relaxation term. We studied the electronic structure of the virtual bound state in ferro-magnets and we showed, particularly, that in the vicinity of the top of the d bands, a lorentzian approximation for the resonant state is not justified. Finally, we studied —outside a perturbative method—the influence of the spin- orbit coupling on the electronic structure of impurities; we calculated the g factor for impurities of the third series of transition in a nickel matrix.