Vacância e efeitos de tensão biaxial em filmes finos de NaNbO3 : um estudo de primeiros princípios

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Kraus, Alexandre Olivieri
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
PEROVSKITAS
FOTOCATÁLISE
PRIMEIROS PRINCÍPIOS
VACÂNCIAS
FILMES FINOS
PEROVSKITES
PHOTOCATALYSIS
FIRST PRINCIPLES
VACANCIES
THIN FILMS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABC
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Resumo: Orientador: Prof. Dr. Prof. Dr. Jeverson Teodoro Arantes Jr.
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spelling Vacância e efeitos de tensão biaxial em filmes finos de NaNbO3 : um estudo de primeiros princípiosPEROVSKITASFOTOCATÁLISEPRIMEIROS PRINCÍPIOSVACÂNCIASFILMES FINOSPEROVSKITESPHOTOCATALYSISFIRST PRINCIPLESVACANCIESTHIN FILMSPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NANOCIÊNCIAS E MATERIAIS AVANÇADOS - UFABCOrientador: Prof. Dr. Prof. Dr. Jeverson Teodoro Arantes Jr.Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2021.A conversão de energia solar em energia química por meio da fotocatálise da molécula de água oferece uma rota limpa para a produção de gás hidrogênio. Embora o NaNbO3 seja um fotocatalisador, absorve luz no UV menos abundante, limitando severamente a atividade fotocatalítica. Com simulações de primeiros princípios, investigamos os efeitos da formação de vacâncias e estados de superfície na estrutura cristalina e eletrônica do NaNbO3 ortorrômbico para aumentar sua atividade fotocatalítica. O controle das condições químicas de síntese permitem privilegiar um tipo de vacância: ambientes ricos em O privilegiam a vacância de Na, enquanto os pobres em O privilegiam a vacância de O. Porém tanto a vacância de Na quanto de O inserem estados profundos dentro da banda proibida, possivelmente agindo como armadilhas de carga. Em outra abordagem, a de filme fino nanométrico orientado em [100] e terminado em NaNbO, formou-se estados de superfície metalizados. Mostramos que a tensão biaxial pode modular o excesso de cargas em camada atômica de superfície, mas não recupera o caráter semicondutor. Esta estrutura eletrônica contrasta com o NaTaO3 em filme fino equivalente, que permaneceu semicondutor tanto sem, quanto com tensão biaxial. A eletronegatividade do metal de transição desempenhou um papel essencial nisso pois o cátion Ta exigiu significativos rearranjos iônicos para redistribuição de cargas, enquanto que o Nb pôde manter hibridizado com a banda de condução.Solar energy conversion into chemical energy through water-splitting photocatalysis offers a clean route for hydrogen gas production. Albeit NaNbO3 has water-splitting activity, its less abundant UV light absorption severely limits its photocatalytic activity. We investigate, with first-principles simulations, the point defect¿s and surface states¿ impact on the orthorhombic NaNbO3 crystalline and electronic structure for improved photocatalytic activity. Chemical environment control can select which vacancy is favorably formed: on O-rich conditions, Na vacancies are favored, while for O-poor conditions the O vacancies are. However, both vacancy defects insert deep energy levels inside the band gap, likely acting as charge traps. On another approach, the bulk cleavage at [100] direction formed a NaNbO terminated nanometric thin-film with metallic surface states.We have shown that biaxial strain can modulate the surface atomic layer¿s charge excess but could not recover the bulk¿s semiconductor character. This electronic structure contrasts with the similar NaTaO3, which remained semiconductor at relaxed and strained states on equivalent thin-film orientation. Transition metal electronegativity played an essential role at this, as Ta cation required major atomic rearranges for charge redistribution while on Nb cation charge remained hybridized with conduction bands.Arantes Junior, Jeverson TeodoroLeão, Cedric RochaHomem-de-Mello, PaulaKraus, Alexandre Olivieri2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf88 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122281http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122281&midiaext=79569http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=122281&midiaext=79570Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=122281porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2022-04-14T13:31:54Zoai:BDTD:122281Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2022-04-14T13:31:54Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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