Estrutura eletrônica e transição de fase metal-isolante na série La1-xYxNiO3
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| Data de Publicação: | 2020 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Idioma: | por |
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| Texto Completo: | https://hdl.handle.net/1884/71378 |
Resumo: | Orientador: Prof. Dr. Miguel Abbate |
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Silva, Edjan Alves da, 1988-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em FísicaAbbate, Miguel, 1960-2021-10-08T20:41:08Z2021-10-08T20:41:08Z2020https://hdl.handle.net/1884/71378Orientador: Prof. Dr. Miguel AbbateTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Física. Defesa : Curitiba, 25/11/2020Inclui referências: p. 106-118Resumo: As propriedades físicas de muitos materiais são apreciadas através da investigação da sua estrutura eletrônica. O conhecimento dessas propriedades torna possível a diversificação do potencial de aplicação destes materiais. O presente trabalho traz um estudo das propriedades eletrônicas, ópticas e magnéticas, abordando a transição de fase metalisolante por meio do cálculo da estrutura de banda e modelo de cluster nas composições LaNiO3, YNiO3 e La1?xYxNiO3 (x =0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1,0). O composto LaNiO3 é metálico paramagnético com estrutura romboédrica R¯3c. Por outro lado, o composto YNiO3 é isolante antiferromagnético com estrutura monoclínica P21/n. Os compostos de LaNiO3 e YNiO3 exibem propriedades físicas intrigantes, tendo em comum a influência da forte correlação eletrônica. A estrutura eletrônica foi calculada usando o programa WIEN2k, o potencial de troca e correlação foi determinado com o uso da aproximação do gradiente generalizado (GGA- generalized gradient approximation). O método de configuração de interação de muitos corpos (CI) é usado para explicar o modelo de cluster. Para o composto LaNiO3 apresentamos os resultados para a densidade de estados (DOS), o peso espectral e a função dielétrica ?2. Os cálculos são comparados à fotoemissão anterior (PES), absorção de raios-X O 1s (XAS), bem como espectros de absorção óptica. Os resultados da estrutura de banda e do modelo de cluster estão em bom acordo com os dados experimentais. Para o composto YNiO3 apresentamos os resultados na sistemática GGA+U para a densidade de estados (DOS), condutividade óptica, gap de energia, ordenamentos magnético e de carga. Neste último adicionamos o modelo de cluster. Os resultados mostram uma DOS antissimétrica, típica de um isolante antiferromagnético. Os momentos magnéticos apresentam valores ?B=1,3 (Ni1) e ?B=0,5 (Ni2) na GGA+U e no modelo de cluster ?B=1,3 (Ni1) e ?B=0,67 (Ni2). O valor do gap de energia foi estimado em 0,247 eV. A combinação destas duas sistemáticas garantem um boa concordância com resultados teóricos e experimentais. Finalmente, para a série niquelada La1?xYxNiO3 exibimos os resultados no método GGA+U para a DOS, gap de energia, ordenamentos magnético e de carga, e condutividade óptica. Os resultados esclarecem que a partir da composição La0,75Y0,25NiO3 temos um estado isolante. A transição de fase metal-isolante é obtida a partir de x =0,25. Os valores estimados dos momentos magnéticos compreendem ?B=1,1; 1,12; 1,14; 1,3 para Ni1 e ?B=0,03; 0,04; 0,04; 0,3 para Ni2, reforçando assim o ordenamentos magnético e de carga. Os valores dos gaps de energias foram estimados em 0,262, 0,213 e 0,280 eV para as estequiometrias x = 0,25; 0,5; 0,75 respectivamente. A combinação destes último conjuntos de resultados mostram boa concordância com resultados prévios. O bom acordo indica que a GGA e o modelo de cluster são capazes de descrever as propriedades físicas dos sistemas estudados. Palavras-chave: LaNiO3. YNiO3. La1?xYxNiO3. Estrutura de banda. Fotoemissão. Absorção de raios-X. Modelo de cluster. Absorção óptica.Abstract: The physical properties of many materials are evaluated investigating their electronic structure. The knowledge of these properties makes it possible to diversify the application potential of these materials. The present work brings a study of the electronic, optical and magnetic properties, exploring the metal-insulator phase transition calculating the band structure and cluster model in the compositions LaNiO3, YNiO3 e La1?xYxNiO3 (x =0; 0.25; 0.5; 0.75 e 1.0). The LaNiO3 compound is a paramagnetic metal with a rhombohedral structure R¯3c. On the other hand, the compound YNiO3 is an antiferromagnetic insulator with a monoclinic structure P21/n. The compounds of LaNiO3 and YNiO3 exhibit intriguing physical properties, having in common the influence of strong electronic correlation. The electronic structure was calculated using the program WIEN2k, the potential exchange and correlation were determined using the generalized gradient approximation (GGA). The cluster model was solved using the configuration interactions (CI) many-body method. For the LaNiO3 compound, we present the results for the state density (DOS), the spectral weight, and the dielectric function ?2. The calculations are compared to the previous photoemission (PES), X-ray absorption O 1s (XAS), as well as optical absorption spectra. The results of the band structure and the cluster model are in good agreement with the experimental data. For the YNiO3 compound, we present the results in the GGA+U systematic for (DOS), optical conductivity, energy gap, magnetic, and charge ordering. In the latter, we added the cluster model. The results show antisymmetric DOS, typical of an antiferromagnetic insulator. Magnetic moments have values ?B=1.3 (Ni1) and ?B=0.5 (Ni2) at GGA+U and in the cluster model ?B=1.3 (Ni1) and ?B=0.67 (Ni2). The value of the energy gap was estimated at 0.247 eV. The combination of these two systems assure a good agreement with theoretical and experimental results. Finally, for the nickelate series La1?xYxNiO3 we exhibit the results in the GGA+U method for a DOS, energy gap, magnetic and charge ordering, and optical conductivity. The results clarify that from the composition La0.75Y0.25NiO3 we have an insulator state. The metal-insulator phase transition is obtained from x =0.25. The estimated values of the magnetic moments correspond ?B = 1.1; 1.12; 1.14; 1.3 for Ni1 and ?B = 0.03; 0.04; 0.04; 0.3 for Ni2, reinforcing the magnetic and charge ordering. The values of energy gaps were estimated at 0.262, 0.213 e 280 eV for stoichiometries x = 0.25; 0.5; 0.75 respectively. The combination of these last sets of results shows good agreement with previous results. The good agreement indicates that a GGA and the cluster model can describe the physical properties of the systems studied. Keywords: LaNiO3. YNiO3. La1?xYxNiO3. Band structure. Fotoemission.Absorption of X-rays. Cluster model. Optical Absorption.1 arquivo (124 p.) : il.application/pdfEstrutura eletronicaFisica do estado solidoFísicaEstrutura eletrônica e transição de fase metal-isolante na série La1-xYxNiO3info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - T - EDJAN ALVES DA SILVA.pdfapplication/pdf5008200https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/71378/1/R%20-%20T%20-%20EDJAN%20ALVES%20DA%20SILVA.pdfd68b6464617828b8373b2e568e69397dMD51open access1884/713782021-10-08 17:41:08.224open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/71378Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082021-10-08T20:41:08Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false |
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