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ORCID:  http://orcid.org/0009-0009-2101-2493
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Simulação Computacional Aplicada à Sistemas 2D: Design de Redes via Impurezas e Defeitos em Eletrenos
Alternate title (s): Computational Simulation Applied to 2D Systems: Lattice Design by way of Impurities and Defects in Electrenes
Author: Borher, Felipe Amorim
First Advisor: Miwa, Roberto Hiroki
First member of the Committee: Serrano, Raimundo Lora
Second member of the Committee: Andrade Deus, Dominike Pacine de
Summary: 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.
Keywords: Eletreno
Electride
Ca2N
Ca2N
DFT
DFT
2D
2D
Ab initio
Ab initio
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Física
Quote: 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
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.375
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/38808
Date of defense: 27-Jun-2023
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