Estudo teórico das propriedades eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas de TMDs do Tipo OsX2 (X = S, Se, Te) usando o formalismo DFT.
| Ano de defesa: | 2021 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Campina Grande
Brasil Centro de Ciências e Tecnologia - CCT PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA UFCG |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/23288 |
Resumo: | Dicalcogenetos de Metais de Transição (TMDs) são materiais formados pela junção de calcogênios com um metal de transição e que ganharam destaque por também serem materiais bidimensionais, assim como o grafeno. Esta peculiaridade de alguns TMDs apresentarem estrutura bidimensional se dá pelo fato destes materiais terem uma estrutura lamelar e serem formados por camadas. Alguns dos TMDs mais estudados apresentaram propriedades tão promissoras quanto as apresentadas por outros materiais amplamente utilizados na fabricação dos mais diversos tipos de dispositivos tecnológicos, o que despertou o interesse em estudar amplamente outros TMDs. Desta forma, neste trabalho estudaremos os TMDs formados pelos calcogênios Enxofre (S), Selênio (Se) e Telúrio (Te) junto com o metal de transição Ósmio (Os), isto é, TMDs do tipo OsX2, com X representando os calcogênios. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foi empregada para obtenção das propriedade geométricas, eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas destes materiais. Os funcionais de troca e correlação GGA-PBE e LDA-CAPZ foram utilizados para a obtenção destas propriedades, cujos cálculos foram realizados utilizando o código CASTEP, que contém uma implementação da teoria da DFT com uma base de ondas planas. Os resultados das propriedades foram mostrados em gráficos de estrutura de bandas, função dielétrica, absorção óptica, dispersão de fônons, potenciais termodinâmicos, capacidade térmica e temperatura de Debye dos TMDs. Estes resultados mostraram, entre outras coisas, que as estruturas para os três TMDs (OsS2, OsSe2 e OsTe2) foram estabilizadas e que estes apresentam propriedades semicondutoras, visto que os materiais apresentaram gaps de energia que variaram de 0,232 eV do OsTe2 até 1,160 eV do OsS2. Além disso, os resultados mostraram que a síntese destes materiais pode ser obtida de forma espontânea. |
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Estudo teórico das propriedades eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas de TMDs do Tipo OsX2 (X = S, Se, Te) usando o formalismo DFT.Theoretical study of the electronic, optical, vibrational and thermodynamic properties of monolayers of Type OsX2 TMDs (X = S, Se, Te) using the DFT formalism.Dicalcogenetos de metais de transiçãoMateriais bidimensionaisDFTTransition metal dichalcogenidesTwo-dimensional materialsDicalogenuros de metales de transiciónMateriales bidimensionalesDichalogénures de métaux de transitionMatériaux bidimensionnelsFísicaDicalcogenetos de Metais de Transição (TMDs) são materiais formados pela junção de calcogênios com um metal de transição e que ganharam destaque por também serem materiais bidimensionais, assim como o grafeno. Esta peculiaridade de alguns TMDs apresentarem estrutura bidimensional se dá pelo fato destes materiais terem uma estrutura lamelar e serem formados por camadas. Alguns dos TMDs mais estudados apresentaram propriedades tão promissoras quanto as apresentadas por outros materiais amplamente utilizados na fabricação dos mais diversos tipos de dispositivos tecnológicos, o que despertou o interesse em estudar amplamente outros TMDs. Desta forma, neste trabalho estudaremos os TMDs formados pelos calcogênios Enxofre (S), Selênio (Se) e Telúrio (Te) junto com o metal de transição Ósmio (Os), isto é, TMDs do tipo OsX2, com X representando os calcogênios. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foi empregada para obtenção das propriedade geométricas, eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas destes materiais. Os funcionais de troca e correlação GGA-PBE e LDA-CAPZ foram utilizados para a obtenção destas propriedades, cujos cálculos foram realizados utilizando o código CASTEP, que contém uma implementação da teoria da DFT com uma base de ondas planas. Os resultados das propriedades foram mostrados em gráficos de estrutura de bandas, função dielétrica, absorção óptica, dispersão de fônons, potenciais termodinâmicos, capacidade térmica e temperatura de Debye dos TMDs. Estes resultados mostraram, entre outras coisas, que as estruturas para os três TMDs (OsS2, OsSe2 e OsTe2) foram estabilizadas e que estes apresentam propriedades semicondutoras, visto que os materiais apresentaram gaps de energia que variaram de 0,232 eV do OsTe2 até 1,160 eV do OsS2. Além disso, os resultados mostraram que a síntese destes materiais pode ser obtida de forma espontânea.Transition Metal Dichalcogenides (TMDs) are materials formed by the junction of chalcogen with a transition metal and that gained prominence for being two-dimensional materials, as well as graphene. This peculiarity of some TMDs presenting a two-dimensional structure is due to the fact that these materials have a lamellar structure and are formed by layers. Some of the most studied TMDs showed properties as promising as those presented by other materials widely used in the manufacture of the most diverse types of technological devices, which aroused the interest in extensively studying other TMDs. Thus, in this work we will study the TMDs formed by the chalcogens Sulfur (S), Selenium (Se) and Tellurium (Te) together with the transition metal Osmium (Os), that is, TMDs of the type OsX2, with X representing the chalcogens. The Density Functional Theory (DFT) was used to obtain the geometric, electronic, optical, vibrational and thermodynamic properties of monolayers of these materials. The exchange and correlation functionals GGA-PBE and LDA-CAPZ were used to obtain these properties, whose calculations were performed using the CASTEP code, which contains an implementation of the DFT theory with a plane wave basis. The results of the properties were shown in graphs of band structure, dielectric function, optical absorption, phonon dispersion, thermodynamic potentials, thermal capacity and Debye temperature of the TMDs. These results showed, among other things, that the structures for the three TMDs (OsS2, OsSe2 and OsTe2) were stabilized and that these present semiconductor properties, since the materials presented gaps of energy that ranged from 0.232 eV of OsTe2 to 1.160 eV of OsS2. Furthermore, the results showed that the synthesis of these materials can be achieved spontaneously.CapesUniversidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTPÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICAUFCGFRAZÃO, Nilton Ferreira.FRAZÃO, N. F.http://lattes.cnpq.br/8166419576714173PASSOS, Eduardo Marcos Rodrigues dos.MOREIRA, Edvan.AZEVEDO, Helymarckson Batista de.2021-08-012022-01-18T21:25:07Z2022-01-182022-01-18T21:25:07Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/23288AZEVEDO, H. B. de. Estudo teórico das propriedades eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas de TMDs do Tipo OsX2 (X = S, Se, Te) usando o formalismo DFT. 2021. 76 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021. 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Dicalcogenetos de Metais de Transição (TMDs) são materiais formados pela junção de calcogênios com um metal de transição e que ganharam destaque por também serem materiais bidimensionais, assim como o grafeno. Esta peculiaridade de alguns TMDs apresentarem estrutura bidimensional se dá pelo fato destes materiais terem uma estrutura lamelar e serem formados por camadas. Alguns dos TMDs mais estudados apresentaram propriedades tão promissoras quanto as apresentadas por outros materiais amplamente utilizados na fabricação dos mais diversos tipos de dispositivos tecnológicos, o que despertou o interesse em estudar amplamente outros TMDs. Desta forma, neste trabalho estudaremos os TMDs formados pelos calcogênios Enxofre (S), Selênio (Se) e Telúrio (Te) junto com o metal de transição Ósmio (Os), isto é, TMDs do tipo OsX2, com X representando os calcogênios. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) foi empregada para obtenção das propriedade geométricas, eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas destes materiais. Os funcionais de troca e correlação GGA-PBE e LDA-CAPZ foram utilizados para a obtenção destas propriedades, cujos cálculos foram realizados utilizando o código CASTEP, que contém uma implementação da teoria da DFT com uma base de ondas planas. Os resultados das propriedades foram mostrados em gráficos de estrutura de bandas, função dielétrica, absorção óptica, dispersão de fônons, potenciais termodinâmicos, capacidade térmica e temperatura de Debye dos TMDs. Estes resultados mostraram, entre outras coisas, que as estruturas para os três TMDs (OsS2, OsSe2 e OsTe2) foram estabilizadas e que estes apresentam propriedades semicondutoras, visto que os materiais apresentaram gaps de energia que variaram de 0,232 eV do OsTe2 até 1,160 eV do OsS2. Além disso, os resultados mostraram que a síntese destes materiais pode ser obtida de forma espontânea. |
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