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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25181
Tipo: | Tese |
Título: | Propriedades estruturais e optoeletrônicas de monocamadas de nitreto de boro hexagonal fluoradas |
Autor(es): | Silva, Deigivan da |
Primeiro Orientador: | Azevedo, Sérgio André Fontes |
Resumo: | Nitreto de boro hexagonal bidimensional (BN) é um semicondutor com gap de banda largo de aproximadamente 6 eV. O estreitamento de tal gap é um dos tópicos de pesquisa mais importantes e urgentes sobre este material, tendo em vista que grande parte de suas potenciais aplicações nos campos da eletrônica, optoeletrônica e spintrônica é limitada pelo seu gap largo. Entre outras possibilidades, a inclusão de defeitos pontuais bem como a funcionalização química usando átomos de flúuor, ou seja, a uoração, são abordagens efetivas para o ajuste do gap de banda do BN e, consequentemente, de suas propriedades eletrônicas e óticas. Além disso, estes métodos também podem induzir comportamento magnético desejável. Neste sentido, usando cálculos de primeiros princípios baseados na teoria do funcional da densidade (DFT), investigou-se as propriedades estruturais e optoeletrônicas de monocamadas de BN completamente uoradas (BNF2) bem como o efeito de defeitos pontuais tópicos, nomeadamente, antissítios, impurezas de carbono substitucionais e vacâncias de átomos de flúuor, em tais nanoestruturas. Considerou-se monocamadas nas con gurações tipo chair e tipo boat. Os resultados mostram que as nanofolhas BNF2, para ambas con gurações, são energeticamente, mecanicamente e termicamente (à temperatura ambiente) estáveis. Estruturas tipo chair são energeticamente mais estáveis que as do tipo boat. Além disso, tais monocamadas apresentam comportamento semicondutor com gap de energia da ordem de 3 eV, são não-magnéticas, têm alta transmissividade e, adicionalmente, conduzem e absorvem apenas na região do ultravioleta (UV). As nanofolhas uoradas com um antissítio têm gap de banda variando no intervalo 1,19{2,24 eV e também não apresentam momento magnético. Por outro lado, monocamadas uoradas incorporando uma impureza de carbono ou vacância de um átomo de flúuor são metálicas e têm momento magnético resultante de 1 B. Em suma, a introdução dos defeitos pontuais acima mencionados modi ca substancialmente as propriedades óticas das nanofolhas BNF2 na região de baixa energia (<4,0 eV) onde, entre outros efeitos, absorção e condução podem ser induzidos em todas as regiões do infravermelho e visível, dependendo do defeito em questão. |
Abstract: | Two-dimensional hexagonal boron nitride (BN) is a semiconductor with a wide bandgap of about 6 eV. The narrowing of such a bandgap is one of the most important and urgent research topics about this material, considering that most of its potential applications in the electronics, optoelectronics and spintronics elds is limited by its large energy gap. Among other possibilities, the inclusion of point defects as well as chemical functionalization using uorine atoms { i.e. uorination, are e ective approaches for tuning the BN bandgap and, therefore, its electronic and optical properties. In addition, these methods can also induce desirable magnetic behavior. In this context, using rst-principles calculations based on the density functional theory (DFT), it has been investigated the structural and optoelectronic properties of fully uorinated BN monolayers (BNF2) as well as the e ect of point defects, namely, anti-sites, substitutional carbon impurities and uorine atom vacancies, in these nanostructures. It has been considered monolayers in both chair-like and boat-like con gurations. The results show that BNF2 nanosheets, for both con gurations, are energetically, mechanically and thermally (at room temperature) stable. The chair-like structures are energetically more stable than the boat-like ones. Besides, these monolayers are semiconductors with an energy gap of the order of 3 eV, are nonmagnetic, have high transmissivity and present absorption and conduction just in the ultraviolet (UV) region. The uorinated nanosheets including an anti-site have an energy gap varying in the range 1.19{2.24 eV and they also do not present any magnetic moment. On the other hand, uorinated monolayers incorporating a carbon impurity or a uorine atom vacancy are metallic and they exhibit a net magnetic moment of 1 B. In short, the introduction of the above-mentioned point defects substantially modi es the optical properties of BNF2 monolayers in the low energy region (<4.0 eV) where, among other e ects, absorption and conduction can be induced in the whole infrared and visible regions, depending upon the defect. |
Palavras-chave: | DFT BN Flúor Defeitos pontuais Fluorine Point defects |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Física |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Física |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/25181 |
Data do documento: | 25-Mai-2021 |
Aparece nas coleções: | Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Física |
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