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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Estudo ab initio por DFT+U de monocamadas de Sn(1-x)SeAg(x), SnSe(1-x)Ag(x) e ZnX(X=O, S, Se, Te)
Other Titles: Ab initio study by DFT+U of Sn(1-x)SeAg(x), SnSe(1-x)Ag(x) and ZnX (X = O, S, Se, Te) monolayers
???metadata.dc.creator???: Monteiro, Joziano Rony de Miranda 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Frota, Hidembergue Ordozgoith da
???metadata.dc.contributor.referee1???: Rego, Celso Ricardo Caldeira
???metadata.dc.contributor.referee2???: Ghosh, Angsula
???metadata.dc.contributor.referee3???: Cavalcante, Cicero Augusto Mota
???metadata.dc.contributor.referee4???: Gusmão, Marta Silva dos Santos
???metadata.dc.description.resumo???: Sistemas cristalinos bidimensionais são estudados na presente tese. Inicialmente, utiliza-se a abordagem do Hamiltoniano modelo para estudar um sistema composto por grafeno depositado sobre um substrato de rede hexagonal, levando em consideração a interação de Hubbard. Neste estudo, busca-se compreender, do ponto de vista da modelagem proposta, os mecanismos que podem induzir a uma abertura de gap na relação de dispersão do sistema. Os resultados mostraram que a abertura de gap pode ser induzida pela não homogeneidade da interação de Hubbard nas sub-redes do substrato ou pela forte hibridização entre as monocamadas. As estruturas de bandas obtidas através do modelo e as obtidas através da abordagem ab initio, via Teoria do Funcional de Densidade, mostram-se estar, qualitativamente, em bom acordo, apesar de as duas abordagens terem filosofias distintas. Na sequência, utiliza-se a abordagem ab initio, via Teoria do Funcional de Densidade, levando em conta a interação de Hubbard, método conhecido como DFT+U, para estudar as propriedades eletrônicas e termoelétricas das monocamadas de SnSe com estrutura pura (M-SnSe), modificada por vacância (M-SnSe(1-x), M-Sn(1-x)Se) e dopada por substituição por átomos de Ag (M-SnSe(1-x)Ag(x), M-Sn(1-x)SeAg(x)), onde x corresponde as proporções de 25% e 12,5%, afim de investigar os efeitos das vacâncias e dopagem por Ag no desempenho termoelétrico do material. Os resultados mostram que as vacâncias de Sn[Se] e a dopagem substitucional por Ag, nas proporções estudadas, reduzem o desempenho termoelétrico quando comparado a estrutura pura. As vacâncias de Sn se mostraram mais prejudiciais ao desempenho termoelétrico do que as vacâncias de Se. Utilizando o mesmo método, estuda-se a estabilidade elástica e dinâmica, bem como das propriedades eletrônicas, termoelétricas e óticas das monocamadas ZnX(X=O, S, Se, Te). Os resultados mostram que as estruturas são dinamicamente estáveis, possuem gap direto no ponto de simetria Gama, têm baixa condutividade térmica da rede, seu desempenho termoelétrico é de aproximadamente 1, o ZnO e ZnS são transparentes à luz visível, o ZnSe tem cor laranja e o ZnTe cor azul. Existe um deslocamento, regido por regras de seleção, da energia do limiar de absorção para o ultravioleta, que aparece quando a polarização é perpendicular ao plano das monocamadas, onde os espectros de absorção estão deslocados para o ultravioleta de: 1,96 eV (ZnO), 1,46 eV (ZnS), 1,51 eV (ZnSe) e 1,88 eV (ZnTe).
Abstract: The present thesis addresses two types of theoretical studies for two-dimensional crystalline systems. Initially, the Hamiltonian model approach has been used to study a system composed of graphene deposited on a hexagonal lattice substrate taking into account the Hubbard interaction. The prinicipal objective is to understand the mechanisms that could induce a gap in the dispersion relation of the system. A comparison between the results of the above model and the ab initio approach, via Density Functional Theory - DFT, shows a good agreement, inspite od having different philosophies. The gap in this system could be induced by the inhomogeneity of Hubbard's interaction in the substrate sublattices or by the strong hybridization between the monolayers. The second part of our work involves the use ab initio approach via DFT with Hubbard's interaction, a method known as DFT+U to study the electronic and thermoelectric properties of SnSe monolayer and its derivatives. Pristine structure (M-SnSe) along with that modified by vacancy (M-SnSe(1-x), M-Sn(1-x)Se) and also doped by substitution of Ag atoms (M-SnSe(1-x)Ag(x), M-Sn(1-x)SeAg(x)) were considered. In this work, x corresponds to the proportions of 25% and 12.5%. The effects of vacancies and Ag doping on the thermoelectric performance of the materials are considered. The results show that the Sn[Se] vacancies and the substitutional doping by Ag, reduce the thermoelectric performance when compared to that of the pure structure. Sn vacancies were more detrimental to thermoelectric performance than Se vacancies. Using the same method, the elastic and dynamic stability, as well as the electronic, thermoelectric and optical properties of the ZnX monolayers (X = O, S, Se, Te) are also studied. The results show that the structures are dynamically stable, have a direct gap at the Gamma point symmetry. They have low lattice thermal conductivity and their thermoelectric performance is approximately 1. ZnO and ZnS are transparent to visible light where ZnSe and ZnTe have orange and blue colors, respectively. The observed shift in the energy from the absorption threshold to the ultraviolet region governed by selection rules appears when the polarization is perpendicular to the plane of the monolayers. The absorption spectra are displaced to the ultraviolet region by 1.96 eV (ZnO), 1.46 eV (ZnS), 1.51 eV (ZnSe) and 1.88 eV (ZnTe).
Keywords: Abordagem Hamiltoniana
Desempenho termoelétrico
Estabilidade elástica
Estabilidade dinâmica
Propriedades eletrônicas
???metadata.dc.subject.cnpq???: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
???metadata.dc.subject.user???: Teoria do Funcional da Densidade
Interação de Hubbard
Monocamada de SnSe
Monocamada de ZnX(X=O, S, Se, Te)
Propriedades Termoelétricas
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Amazonas
???metadata.dc.publisher.initials???: UFAM
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Ciências Exatas
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-graduação em Física
Citation: MONTEIRO, Joziano Rony de Miranda. Estudo ab initio por DFT+U de monocamadas de Sn(1-x)SeAg(x), SnSe(1-x)Ag(x) e ZnX(X=O, S, Se, Te). 2021. 222 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2021.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
???metadata.dc.rights.uri???: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
URI: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8212
Issue Date: 26-Feb-2021
Appears in Collections:Doutorado em Física

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