Estudos de primeiros princípios de fosfeto de boro hexagonal funcionalizado com moléculas DMBI e F4TCNQ

• Autor(a) principal: Castro Junior, Alessandro de Oliveira
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14206
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Grafeno; Fosfeto de boro hexagonal; DMBI; F4TCNQ; Graphene; Hexagonal boron-phosphide

A descoberta do grafeno em 2004 abriu as portas para o reino dos materiais bidimensionais (2D), que são estruturas com a espessura de um átomo. Dentro deste reino, residem outros materiais além do grafeno, como fosforeno, borofeno, germaneno, siliceno, nitreto de boro hexagonal e muito mais. Esse tipo de material despertou nos cientistas um enorme interesse nas últimas décadas, devido às suas características únicas e potencial para serem aplicados a dispositivos nanoeletrônicos. Dentre os que fazem parte dessa "planolândia", o escolhido para ser estudado no presente trabalho é o chamado fosfeto de boro hexagonal(h-BP). Estudos recentes mostram que o h-BP é um forte candidato para aplicação em futuros dispositivos nanoeletrônicos, por exemplo, como um material anodo para baterias baseadas em lítio e potássio. Pesquisas estão sendo feitas para encontrar estruturas 2D semelhantes ao grafeno, no entanto, com características que possam suprir as "deficiências"do mesmo. Esta pesquisa é um esforço para experimentar, investigar e comparar o que esses dois sistemas têm a oferecer, e isso foi feito através de cálculos de DFT usando dois softwares, chamados SIESTA e Quantum Espresso. Os cálculos foram realizados em grafeno e h-BP puros para construir a estrutura básica e as informações eletrônicas. Depois disso, o h-BP foi dopado com duas moléculas diferentes: DMBI e F4TCNQ, que são dopantes do tipo N e P do grafeno, respectivamente. Em seguida, o presente trabalho investiga as propriedades eletrônicas e estruturais do fosfeto de boro hexagonal, que possui uma estrutura semelhante ao grafeno. Os resultados dos cálculos para o grafeno foram concordantes com a literatura, o que significa que o método é bom. Falando sobre o h-BP, foi demonstrado que é um semicondutor com um gap de energia (não é o caso do grafeno). Quando adsorve a molécula de DMBI, mantém o comportamento semicondutor e há transferência de carga da molécula para a folha. Quando a F4TCNQ é adsorvida, um estado molecular quase plano é introduzido em sua estrutura de banda (e também é claro nos gráficos de DOS como um enorme estado próximo ao nível de Fermi), mas não há transferência de carga entre as duas estruturas. Com ambas as moléculas, a folha h-BP parece funcionar como um meio para transferir a carga da molécula DMBI para o F4TCNQ, como acontece com o Grafeno.