Transições tipo-Peierls em MoS2 semi-hidrogenado: estudo por primeiros princípios
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFMG |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/1843/50398 |
Resumo: | Aplicamos um formalismo de primeiros princípios baseado na teoria do funcional da densidade para estudar propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de dissulfeto de molibdênio monocamada semi-hidrogenado. Consideramos uma funcionalização completa dos átomos de enxofre da superfície superior do MoS2, e investigamos, primeiramente, a emergência de transições estruturais. De fato, constatamos que a estrutura resultante de menor energia apresenta uma deformação na forma de uma dupla dimerização de linhas de átomos de Mo, levando a uma descrição baseada em uma célula primitiva 2x2. A dimerização, além disso, é responsável pela abertura de um gap de energia na estrutura eletrônica - o sistema, se descrito em uma célula 1x1, é metálico. A fenomenologia é consistente, assim, com uma transição tipo-Peierls bidimensional. Além disso, verificamos, ao incluir as variáveis de spin, a existência de uma série de estruturas metaestáveis, entre elas destacamos o aparecimento de uma fase 1T que pode apresentar ordenamentos ferromagnético ou antiferromagnético. Em particular, neste último caso, constatamos que um deformação, também baseada em dimerização de linhas de átomos de Mo, podia diminuir a energia do sistema em relação à estrutura AF original, em uma transição que pode ser associada a uma fenomenologia do tipo spin-Peierls. Finalmente, a estabilidade da estrutura de menor energia foi verificada por meio de cálculo do espectro de fônons. |
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Mário Sérgio de Carvalho Mazzonihttp://lattes.cnpq.br/0653707912025034Myriano Henriques de Oliveira JuniorRonaldo Junio Campos Batistahttp://lattes.cnpq.br/1428436717949896Welesson Henrique Natanael Silva2023-02-27T12:25:57Z2023-02-27T12:25:57Z2022-03-14http://hdl.handle.net/1843/50398Aplicamos um formalismo de primeiros princípios baseado na teoria do funcional da densidade para estudar propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de dissulfeto de molibdênio monocamada semi-hidrogenado. Consideramos uma funcionalização completa dos átomos de enxofre da superfície superior do MoS2, e investigamos, primeiramente, a emergência de transições estruturais. De fato, constatamos que a estrutura resultante de menor energia apresenta uma deformação na forma de uma dupla dimerização de linhas de átomos de Mo, levando a uma descrição baseada em uma célula primitiva 2x2. A dimerização, além disso, é responsável pela abertura de um gap de energia na estrutura eletrônica - o sistema, se descrito em uma célula 1x1, é metálico. A fenomenologia é consistente, assim, com uma transição tipo-Peierls bidimensional. Além disso, verificamos, ao incluir as variáveis de spin, a existência de uma série de estruturas metaestáveis, entre elas destacamos o aparecimento de uma fase 1T que pode apresentar ordenamentos ferromagnético ou antiferromagnético. Em particular, neste último caso, constatamos que um deformação, também baseada em dimerização de linhas de átomos de Mo, podia diminuir a energia do sistema em relação à estrutura AF original, em uma transição que pode ser associada a uma fenomenologia do tipo spin-Peierls. Finalmente, a estabilidade da estrutura de menor energia foi verificada por meio de cálculo do espectro de fônons.We apply a first principles formalism based on the density functional theory to study structural, electronic and magnetic properties of semi-hydrogenated monolayer molybdenum disulfide. We consider a complete functionalization of the sulphur atoms of the upper MoS2 surface, and we investigated, firstly, the emergence of structural transitions. In fact, we found that the resulting structure with the lowest energy has a deformation in the form of a double dimerization of lines of Mo atoms, leading to a description based on a 2x2 primitive cell. The dimerization, moreover, is responsible for the opening of a bandgap in the electronic structure - the system, if described in a 1x1 cell, is metallic. The phenomenology is consistent, thus, with a two-dimensional Peierls-like transition. In addition, we verified, by including the spin variables, the existence of a series of metastable structures, among them we highlight the appearance of a 1T phase that can present ferromagnetic or antiferromagnetic orderings. In particular, in the latter case, we found that a deformation, also based on dimerization of Mo lines, could decrease the energy of the system in relation to the original AF structure, in a transition which can be associated with a spin-Peierls phenomenology. Finally, the stability of the lowest energy structure was verified by means of the calculating of the phonon spectrum.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFMGBrasilICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICAhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessTeoria do Funcional da DensidadeMatéria condensadaTeoria do Funcional da DensidadeMatéria condensadaMoS2Transição estruturalTransições tipo-Peierls em MoS2 semi-hidrogenado: estudo por primeiros princípiosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/50398/2/license_rdfcfd6801dba008cb6adbd9838b81582abMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/50398/3/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD53ORIGINALWelesson-Dissertacao.pdfWelesson-Dissertacao.pdfapplication/pdf3278055https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/50398/1/Welesson-Dissertacao.pdf16d9e5d48fcf0e6335536ea4315bfc9cMD511843/503982023-02-27 09:25:58.211oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2023-02-27T12:25:58Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false |
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