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Estudo da estrutura eletrônica do sistema MgMoO4 via DFT
dc.creator | Casero, Natan Mendes | |
dc.date.accessioned | 2025-01-08T11:25:27Z | |
dc.date.available | 2025-01-07 | |
dc.date.available | 2025-01-08T11:25:27Z | |
dc.date.issued | 2023-07-23 | |
dc.identifier.citation | CASERO, Natan Mendes. Estudo da estrutura eletrônica do sistema MgMoO4 via DFT. 2023, 82p. Dissertação (Mestrado em Física) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14785 | |
dc.description.abstract | This work studied the structure and electrical properties of magnesium molybdate in the monoclinic phase(MgMoO4) and triclinic phase(MgMoO4.H2O) . These materials are semiconductors with various applications, such as tunable lasers, hydrogen batteries, and electronic optical devices. To comprehend these properties, a theoretical analysis was proposed, utilizing Density Functional Theory (DFT) and the computational package CRYSTAL17. The use of DFT is a powerful alternative for describing the electrical and structural properties of crystalline solid materials, together with functionals that offer approximations to solve the interactions of many bodies. The functionals used in this work are the pure PBE and the hybrid functionals that result in higher computational costs but better results, such as B3LYP and HSE. Furthermore, the D3 Grimme approximation was used in conjunction with B3LYP, considering dispersion interactions. The calculations were performed, obtaining band structure, band gap, density of states, and Raman spectra. The band structure illustrated how the transition between the valence band and the conduction band occurs. In the monoclinic phase, this transition was indirect between the k points of the reciprocal lattice, Y − Γ, except for PBE, which showed a direct transition between the points Γ − Γ. The band gap value closest to the experimental result was calculated with B3LYP-D3, at a value of 5.4 eV. This was the first indication that this hybrid functional, in combination with the dispersion approximation, yielded better performance in the material calculations. For the triclinic phase, the band gap value was 5.92 eV for B3LYP-D3, and the transition was indirect between the k points of the reciprocal lattice, U − V . Hybrid functionals exhibited some fluctuations around this value, while PBE resulted in 4.01 eV. Except for the PBE, all functionals presented an indirect transition between the points Γ − V . The density of states showed that the contribution at the top of the valence band for both phases came from the oxygen p orbital, while in the conduction band, it was predominantly from the Mo d orbital, with some contribution from the oxygen p orbitals. The Raman provided detailed insight into the vibrational modes in the MgMoO4 structure, demonstrating better performance of B3LYP-D3 compared to experimental studies. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | MgMoO4 | pt_BR |
dc.subject | DFT | pt_BR |
dc.subject | Molibdatos | pt_BR |
dc.subject | Molybdates | pt_BR |
dc.title | Estudo da estrutura eletrônica do sistema MgMoO4 via DFT | pt_BR |
dc.title.alternative | Study of the electronic structure of the MgMoO4 system via DFT | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2551681562299045 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-0588-3717 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6395095165722635 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Ferrer, Mateus Meneghetti | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6355560471517685 | pt_BR |
dc.description.resumo | O presente trabalho estudou a estrutura e as propriedades elétricas do molibdato de magnésio (MgMoO4) na fase monoclínica e do molibdato de magnésio hidratado (MgMoO4H2O) na fase triclínica. Estes materiais são semicondutores que possuem algumas aplicações como: Laser sintonizáveis, baterias de hidrogênio e dispositivos ópticos eletrônicos. Para compreender essas propriedades foi proposto uma análise teórica, utilizando a teoria funcional da densidade (DFT) e o pacote computacional CRYSTAL17. A utilização da DFT é uma poderosa alternativa para descrever as propriedades elétricas e estruturais de materias sólidos cristalinos, juntamente com os funcionais que trazem aproximações para solução da interações de muitos corpos. Os funcionais utilizados neste trabalho foram desde o consolidado funcional puro PBE, à funcionais mais complexos e qua geram um maior custo computacional como o B3LYP e HSE. Ainda, foi utilizado juntamente ao B3LYP a aproximação D3 de Grimme, na qual leva em consideração interações de dispersão. Para a execução dos cálculos ainda foi utilizada bases disponíveis no CRYSTAL17, nas quais estão presentes informações a respeito dos átomos como orbitais atômicos. Os cálculos foram executados e assim obtidos estrutura de bandas, band gap, densidade de estados e Raman. A estrutura de banda nos mostrou como ocorre a transição entre a banda de valência e a banda de condução. Para a fase monoclínica essa transição foi indireta entre os pontos k da rede recíproca Y −Γ exceto para o PBE que mostrou uma transição direta entre os pontos Γ−Γ. O valor de band gap mais próximo do experimental foi calculado com o B3LYP-D3 com um valor de 5,4eV. Este foi o primeiro indício este funcional híbrido juntamente com a aproximação de dispersão obteve um melhor desempenho nos cálculos dos materiais. Para a fase triclínica o valor do band gap foi de 5,92eV para o B3LYP-D3 e a transição foi indireta entre os pontos k da rede recíproca U − V . Houve uma flutuação em torno deste valor nos funcionais híbridos e com o PBE obtevese 4,01eV. Todos os funcionais exceto o primeiro citado apresentaram transição indireta entre os pontos Γ − V . A densidade de estados mostrou que a contribuição no topo da banda de valência para as duas fases foi do orbital p do oxigênio e na banda de condução foi majoritariamente do orbital d do molibdênio com alguma contribuição dos orbitais p do oxigênio. O Raman mostrou detalhadamente como ocorre os modos vibracionais na estrutura do molibdato de magnésio, evidenciando um melhor desempenho do B3LYP-D3 em comparação com trabalhos experimentais. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Moreira, Mario Lucio | |
dc.subject.cnpq1 | FISICA | pt_BR |
Ficheros en el ítem
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PPGFis: Dissertações e Teses [75]
Abrange as Dissertações e Teses da área de Pós-Graduação em Física