Estudo ab initio de materiais bidimensionais emergentes

dc.contributor.advisor1Lima, Matheus Paes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1835846543912999por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5389-7649por
dc.contributor.authorQuerne, Mateus Bazan Peters
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/5406500995477450por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0002-9240-7101por
dc.date.accessioned2023-11-13T13:26:07Z
dc.date.available2023-11-13T13:26:07Z
dc.date.issued2023-09-28
dc.description.abstractTwo-dimensional (2D) materials have attracted much attention in the last decade due to their unusual properties such as high degree of anisotropy and chemical flexibility. Since the isolation of a graphene layer, a wide variety of 2D materials have been reported in the literature, especially silicene and transition metal dichalcogenides. In particular, monochalcogenides and Janus demonstrate attractive properties for optoelectronic applications. Monochalcogenides are represented by the chemical formula MQ, where M is a chemical element from groups III-V (Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As and Sb) and Q is a chalcogen (S, Se and Te), while Janus are asymmetric structures that have characteristics on the sides of the layer of the material, i.e. SGeGeSe, SSnSnSe, SGeSnS and SeGeSnSe. In this work, the density functional theory (DFT) was applied through ab initio simulations to estimate the stability and the optoelectronic properties of these materials. Initially the mocochalcogenides of groups III-V were studied in structures based in 11 different space groups found in the literature. From these structures, an overview of the most stable structures for each composition, as well as the energetic and vibrational stability, in addition to the electronic properties of these materials, was provided. Group IV monochalcogenides aroused interest due to the competition between structures P-3m1 and Pmn2_1 for the energetic preference of the compounds. The structures Pmn2_1 were experimentally reported in the literature, however, we show that the structures P-3m1 are more stable and have optoelectronic properties different from the structures already reported. From structures P-3m1, Janus structures with internal and external asymmetry were generated. It was possible to analyze the energetic, dynamic and mechanical stability of these materials, in addition to being possible to identify the asymmetry through the Bader charge analysis.eng
dc.description.resumoMateriais bidimensionais (2D) atraíram muita atenção na última década devido a suas propriedades não usuais como alto grau de anisotropia e flexibilidade química. Desde o isolamento de uma camada de grafeno, uma grande variedade de materiais 2D foi reportada na literatura com destaque para o siliceno e os dicalcogenetos de metais de transição. Em particular, os monocalcogenetos e os materiais Janus demonstram propriedades atrativas para aplicações optoeletrônicas. Os monocalcogenetos são representados pela fórmula química MQ, em que M é um elemento químico dos grupos III-V (Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As e Sb) e Q é um calcogênio (S, Se e Te), enquanto que os materiais Janus são estruturas assimétricas que possuem superfícies com diferentes terminações, isto é, SGeGeSe, SSnSnSe, SGeSnS e SeGeSnSe. Neste trabalho, a teoria do funcional da densidade (DFT) foi aplicada através de simulações ab initio para estimarmos a estabilidade e as propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas desses materiais. Inicialmente foram estudados os mococalcogenetos dos grupos III-V em estruturas baseadas em 11 diferentes grupos espaciais encontrados na literatura. A partir dessas estruturas, um panorama das estruturas mais estáveis para cada composição, bem como a estabilidade energética e vibracional, além das propriedades eletrônicas desses materiais foi fornecido. Os monocalcogenetos do grupo IV despertaram interesse devido a competição entre as estruturas P-3m1 e Pmn2_1 pela preferência energética dos compostos. As estruturas Pmn2_1 foram reportadas experimentalmente na literatura, no entanto, mostramos que as estruturas P-3m1 são mais estáveis e possuem propriedades optoeletrônicas diferentes das estruturas já reportadas. A partir das estruturas P-3m1 foram geradas as estruturas Janus com assimetria interna e externa. Foi possível analisar a estabilidade energética, dinâmica e mecânica desses materiais, além de ser possível identificar a assimetria através a análise da carga de Bader.por
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)por
dc.identifier.citationQUERNE, Mateus Bazan Peters. Estudo ab initio de materiais bidimensionais emergentes. 2023. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18892.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/18892
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.publisher.addressCampus São Carlospor
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física - PPGFpor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectMonocalcogenetospor
dc.subjectJanuspor
dc.subjectSistemas bidimensionaispor
dc.subjectPropriedades optoeletrônicaspor
dc.subjectMonochalcogenideseng
dc.subjectJanuseng
dc.subjectTwo-dimensional systemseng
dc.subjectOptoelectronic propertieseng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA ATOMICA E MOLECULAR::ESTRUTURA ELETRONICA DE ATOMOS E MOLECULAS; TEORIApor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOSpor
dc.titleEstudo ab initio de materiais bidimensionais emergentespor
dc.title.alternativeAn ab initio study of novel two-dimensional materialseng
dc.typeTesepor

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