Estudo teórico das propriedades eletrônicas, ópticas, vibracionais e termodinâmicas de monocamadas de TMDs do Tipo OsX2 (X = S, Se, Te) usando o formalismo DFT.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: AZEVEDO, Helymarckson Batista de. lattes
Orientador(a): FRAZÃO, Nilton Ferreira. lattes
Banca de defesa: PASSOS, Eduardo Marcos Rodrigues dos., MOREIRA, Edvan.
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA
Departamento: Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Dicalcogenetos de metais de transição
Materiais bidimensionais
DFT
Transition metal dichalcogenides
Two-dimensional materials
Dicalogenuros de metales de transición
Materiales bidimensionales
Dichalogénures de métaux de transition
Matériaux bidimensionnels
Área do conhecimento CNPq:
Física
Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/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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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.Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2022-01-18T21:25:07Z No. of bitstreams: 1 HELYMARCKSON BATISTA DE AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGF) 2021.pdf: 1997045 bytes, checksum: bb0b9cd2c2d6bdb93384ca6287c19a99 (MD5)Made available in DSpace on 2022-01-18T21:25:07Z (GMT). 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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. 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. Disponível em: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/23288info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGTEXTHELYMARCKSON BATISTA DE AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGF) 2021.pdf.txtHELYMARCKSON BATISTA DE AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGF) 2021.pdf.txttext/plain136877https://dspace.sti.ufcg.edu.br/bitstream/riufcg/23288/3/HELYMARCKSON+BATISTA+DE+AZEVEDO+%E2%80%93+DISSERTA%C3%87%C3%83O+%28PPGF%29+2021.pdf.txt8b1e576a73d4d4bf453d1a379cec694fMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://dspace.sti.ufcg.edu.br/bitstream/riufcg/23288/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALHELYMARCKSON BATISTA DE AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGF) 2021.pdfHELYMARCKSON BATISTA DE AZEVEDO – DISSERTAÇÃO (PPGF) 2021.pdfapplication/pdf1997045https://dspace.sti.ufcg.edu.br/bitstream/riufcg/23288/1/HELYMARCKSON+BATISTA+DE+AZEVEDO+%E2%80%93+DISSERTA%C3%87%C3%83O+%28PPGF%29+2021.pdfbb0b9cd2c2d6bdb93384ca6287c19a99MD51riufcg/232882025-07-24 08:22:39.991oai:dspace.sti.ufcg.edu.br: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512025-07-24T11:22:39Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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