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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Nanoestrutura de CdS: propriedades estruturais, eletrônicas e oxidação
metadata.dc.creator: Couto, Willian Reis Moura do
metadata.dc.contributor.advisor1: Schmidt, Tome Mauro
metadata.dc.contributor.referee1: Monte, Adamo Ferreira Gomes do
metadata.dc.contributor.referee2: Piquini, Paulo César
metadata.dc.description.resumo: Nanoestruturas de CdS formam diferentes formas, com potenciais aplicações em células solares, dispositivos ópticos e mecânicos. A presença de oxigênio em nanoestruturas destes materiais podem ser úteis para obtenção de novas formas como hélices, ou ainda, para construção de dispositivos com alta performance no que diz respeito a retificação. Neste trabalho inicialmente fizemos um cálculo comparativo entre as fases estruturais do material bulk e as nanoestruturas formadas por poucas camadas de CdS, a fim de entender as formações energeticamente mas estáveis. Nossos cálculos foram feitos via Teoria do Funcional da Densidade (DFT) com o GGA-PBE dentro do método PAW, implementados no pacote VASP. Os resultados mostram que a sequência de estabilidade de fase para o bulk de CdS é: wurtzita, zinc blende, grafítica e rock salt, que concorda com dados da literatura. Através do plano (0001) do bulk de fase estrutural wurtzita e do plano (001) do bulk rock salt obtivemos as nanoestruturas compostas por várias camadas. É observado que após a relaxação as nanoestruturas wurtzita sofrem uma transição passando para a fase grafítica. Isso é explicado pelo cálculo da energia de superfície dessas nanoestruturas. Para essas configurações nossos resultados mostram que para nanoestruturas composta por até 9 camadas a fase grafítica é a mais estável. Devido a estados de superfície, a maioria das nanoestruturas apresentam características de um metal (ausência de gap). Quanto à impureza de oxigênio, dopamos as nanoestruturas de duas maneiras: por adsorção e substitucional ao enxofre. As nanoestruturas dopadas foram as monocamadas e duplas camadas. Observamos que tanto na adsorção quanto no método substitucional ocorre a formação de ligações químicas entre o oxigênio e os átomos das nanoestruturas, e a oxidação é exotérmica. Em todos os casos a oxidação é mais favorável para as nanoestruturas menos estáveis rock salt, exceto nas duplas camadas no caso que a oxidação se dá por substituição. Neste caso a oxidação é mais favorável para a nanoestrutura wurtzita. São observados níveis da impureza abaixo do nível de Fermi apenas para a monocamada wurtzita quando a oxidação é por adsorção. Para as demais o oxigênio é eletronicamente inerte.
Abstract: CdS nanostructures form different shapes, with potential applications in solar cells, optical and mechanical devices. The presence of oxygen in nanostructures of these materials can be useful for obtaining new forms such as propellers, as well as for the construction of high performance devices as regards grinding. In this work, we made initially a comparative calculation between the structural phases of the bulk material and nanostructures formed by a few layers of CdS in order to understand the formation energetically more stable. Our calculations were made via Density Functional Theory (DFT) with the GGA-PBE within the PAW method, implemented in the VASP package. The results show that the sequence of phase stability for the CdS bulk is: wurtzite, Blende zinc, graphitic, rock salt, which agrees with all results of the literature. Through the plane (0001) of the bulk phase wurtzite structure and the plane (001) of the bulk rock salt we have obtained nanostructures composed of several layers. After relaxation the wurtzite phase nanostructure undergoes a transition to graphitic phase. This is explained by calculating the surface energy of nanostructures. In these settings our results show that for nanostructures composed with less than 10 layers the graphitic phase is more stable. Due to surface states, the most nanostructures show metal features (gapless). With respect to oxygen impurity, we doped the nanostructures in two ways: by adsorption and substitutional sulfur. The doped nanostructures were monolayers and bilayers. We observed that the substitutional method as well as the adsorption occurs with the formation of chemical bonds between oxygen and the atoms of the nanostructures, and oxidation is exothermic. In all cases the reaction is more favorable to the rock salt nanostructures. With respect to double layer in the wutzite phase the oxidation by substitution is more favorable. We have observed impurity levels below the Fermi level only for the monolayer wurtzite when the oxidation is by adsorption. For the other structures oxygen is electronically inert.
Keywords: Teoria do funcional da densidade
Folhas de CdS
Impurezas de oxigênio
Density functional theory
CdS sheets
Oxygen impurities
Funcionais de densidade
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Física
Citation: COUTO, Willian Reis Moura do. Nanoestrutura de CdS: propriedades estruturais, eletrônicas e oxidação. 2012. 83 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15651
Issue Date: 1-Aug-2012
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Física

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