Efeito da adição dos dopantes Co e N nas estruturas eletrônicas de perovskitas à base de (K, Na)NbO3: um estudo computacional via Teoria do Funcional da Densidade
Resumo
O presente trabalho aborda um estudo teorico/computacional das propriedades ´
eletronicas das perovskitas KNbO ˆ 3 e NaNbO3. Por meio da Teoria do Funcional da
Densidade (DFT), avalia-se o efeito de dopagens e codopagens com cobalto e ni trogenio, como forma de maximizar o efeito fotovoltaico e, em consequ ˆ encia viabilizar ˆ
sua utilizac¸ao em c ˜ elulas solares de perovskitas (CSP). Como a DFT comprovada- ´
mente subestima determinadas propriedades como band gap, propoem-se e avalia- ˜
se a utilizac¸ao da aproximac¸ ˜ ao pseudo-h ˜ ´ıbrida do funcional ACBN0, que incorpora a
correc¸ao de Hubbard como uma func¸ ˜ ao natural da densidade eletr ˜ onica e do ambiente ˆ
qu´ımico. Nesse contexto, estabeleceram-se calculos de densidade de estados (DOS) ´
e estrutura de bandas, analise de cargas, geometria, massas efetivas dos portado- ´
res de carga e energias de formac¸ao e ligac¸ ˜ ao de defeitos (dopagens). Examina-se ˜
tambem a estrat ´ egia de adic¸ ´ ao de b ˜ ario e estr ´ oncio, como forma de estabilizac¸ ˆ ao da ˜
estrutura e das cargas. A metodologia mostrou-se eficiente, visto que, entre outras
questoes, evidenciou-se reduc¸ ˜ oes e ajuste de ˜ band gap por meio do aparecimento
de estados intermediarios gerados pelos dopantes, aus ´ encia de polarizac¸ ˆ ao de ˜ spin,
o que maximiza a mobilidade dos portadores de carga (codopagem), incremento das
massas efetivas dos portadores de carga na banda de valencia (BV), que diminuem ˆ
a mobilidade, mas tambem minimizam a taxa de recombinac¸ ´ ao de cargas e as ener- ˜
gias de formac¸ao e ligac¸ ˜ ao, as quais mostraram que a codopagem produz estruturas ˜
mais estaveis que as dopagens individuais. Em virtude disso, ratifica-se o potencial ´
fotovoltaico das perovskitas estudadas e sua aplicac¸ao em CSP.