Propriedades estruturais, eletrônicas e funcionalização de nanotubos de AlN e GaN - Pinhal, Giovanne Bruno Mantovani [UNESP] (2022)
As pesquisas acerca de nanotubos têm se intensificado nos últimos anos devido as suas propriedades únicas, que os tornam candidatos naturais para muitos dispositivos. A junção de dois diferentes elementos pode formar compostos que conferem novas propriedades ou melhorar propriedades existentes associadas com um ou ambos os materiais envolvidos na composto. Ademais, em razão de seu tamanho reduzido, grande área superficial e estabilidade, os nanotubos podem ser vistos como uma alternativa aos materiais utilizados como sensores de gás. Deste modo, foram analisadas as propriedades dos nanotubos de nitreto de Alumínio e Gálio (AlN e GaN, respectivamente) de uma (SWNT) e duas camadas (DWNT), e os nanotubos compostos de duas camadas (Al0,5Ga0,5N e Ga0,5Al0,5N), usando a teoria do funcional da densidade (DFT). Observamos que a emissão dos SWNTs é alterada da região UV profundo para a região azul do espectro eletromagnético na região dos nanotubos de dupla camada de GaN (DWGaNNT). Para os nanotubos compostos, a emissão ocorre nas regiões de UVA e UVB para, respectivamente, o Al0,5Ga0,5N e Ga0,5Al0,5N. Analisou-se, além disso, o impacto da deformação mecânica aplicada em todos os nanotubos. Observamos também que, com a deformação pela tensão, a energia de band gap diminui enquanto a piezoeletricidade aumenta. De todos os nanotubos zigzags analisados, SWAlN, DWAlN e Al0,5Ga0,5N exibiram as maiores constantes piezoelétricas. A análise de densidade eletrônica revela que os nanotubos compostos podem ser utilizados para fabricar um sensor duplo de gás seletivo e que a funcionalização, por meio de uma interface ou pela aplicação de uma tensão, pode ser usada para modular as propriedades dos materiais. Para os nanotubos armchair, foi verificado que o NH3 se adsorve preferencialmente ao cátion axial da parede externa. As energias de adsorção, propriedades eletrônicas, ponto crítico de ligação e transferência de carga mostram que a fisissorção ocorre e que a interação é particularmente intensa na parede de AlN, com isso, o composto com o GaN na parede interna e o AlN na parede externa se mostraram um bom candidato para o sensor de NH3.