Publicação: Simulação Computacional Aplicada à Sistemas 2D: Design de Redes via Impurezas e Defeitos em Eletrenos
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
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Resumo
Esta dissertação se concentra no estudo de materiais bidimensionais (2D) usando simulações
computacionais e métodos de primeiros princípios (Ab initio), com o objetivo de investigar
as propriedades eletrônicas e termodinâmicas do eletreno Ca2N, este já sintetizado em
sua fase 2D. O estudo deste material é significativo devido às suas propriedades únicas,
os eletrenos em questão são cristais iônicos onde os elétrons exercem o papel dos ânions,
assim denominados de elétrons aniônicos (EA), isto os tornam candidatos promissores
para uma ampla gama de aplicações. Para realizar esta pesquisa, usamos métodos de
primeiros princípios e teoria do funcional densidade (DFT) para resolver a equação de
Kohm-Sham. Especificamente, estudamos as propriedades eletrônicas e termodinâmicas
de Ca2N na forma de camada única e multicamada, bem como os efeitos de defeitos em
sua rede cristalina e da adsorção de átomos metálicos e não metálicos em sua superfície.
Nossas descobertas indicam que Ca2N apresenta propriedades eletrônicas e termodinâmicas
interessantes tanto na forma de camada única quanto na multicamada, como baixa função
trabalho e energias de adsorção negativas, e também que defeitos e adsorção têm efeitos
significativos em suas propriedades. Especificamente, descobrimos que defeitos podem
introduzir sítios contendo magnetização local, enquanto a adsorção pode modificar suas
propriedades eletrônicas e até mesmo induzir uma transição metal-semicondutor e metal-meio metal
Abstract
This dissertation focuses on the study of two-dimensional (2D) materials using computational simulations and first-principles methods (Ab initio), with the aim of investigating
the electronic and thermodynamic properties of the Ca2N electride, which has already
been synthesized in its 2D phase. The study of this material is significant due to its unique
properties. The electrides in question are ionic crystals where electrons play the role of
anions, thus called anionic electrons (AE), which make them promising candidates for a
wide range of applications. To carry out this research, we used first-principles methods
and density functional theory (DFT) to solve the Kohm-Sham equation. Specifically, we
studied the electronic and thermodynamic properties of Ca2N in the form of single and
multilayer, as well as the effects of defects in its crystal lattice and the adsorption of
metallic and non-metallic atoms on its surface. Our findings indicate that Ca2N exhibits
interesting electronic and thermodynamic properties in both single-layer and multilayer
forms, such as low workfunction and negative adsorption energies, also we have found that
defects and adsorption have significant effects on its properties. Specifically, we discovered
that defects can introduce sites containing local magnetization, while adsorption can modify its electronic properties and even induce a metal-semiconductor and metal-halfmetal
transition.
Palavras-chave
Eletreno, Electride, Ca2N, Ca2N, DFT, DFT, 2D, 2D, Ab initio, Ab initio
Citação
BORHER, Felipe Amorim. Simulação Computacional Aplicada à Sistemas 2D: Design de Redes via Impurezas e Defeitos em Eletrenos. 2023. 116 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.375