Investigação das propriedades do bulk e da superfície do ZnS e CdS: uma abordagem computacional

• Autor(a) principal: Favaretto, Luana Ranubia da Silva
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/12214
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA; Sulfeto de zinco; Cádmio; Semicondutores; Simulação (Computadores); Zinc sulphide; Cadmium; Semiconductors; Computer simulation

O design computacional de novos materiais funcionais em nanoescala oferece um entendimento, fundamental a partir de uma perspectiva estrutural moderna que por sua vez possibilita melhorar suas propriedades e aplicações. Nesse sentido o estudo dos efeitos de ordem-desordem estrutural e eletrônica em materiais semicondutores, particularmente sugere um caminho “intuitivo” para compreender o comportamento químico destes importantes materiais, sendo, portanto, uma atrativa área de pesquisa em ciência e engenharia de materiais, pois esses a priori governam fortemente suas propriedades físicas e químicas de grande interesse em diversas aplicações tecnologia. Neste contexto os sulfetos metálicos como, por exemplo, o sulfeto de zinco (ZnS), e o de cádmio (CdS) são considerados promissores materiais semicondutores, pois possuem relevantes propriedades físicas e químicas, que os tornam atrativos para o desenvolvimento de muitas aplicações tecnológicas, tais como eletrônicas, optoeletrônicas, fotocatalítica entre outras. Assim, este trabalho será focado no estudo teórico e computacional, baseado no formalismo da teoria do funcional da densidade (DFT), sobre as propriedades estruturais, eletrônicas do bulk do ZnS e CdS. Particularmente, a estrutura estudada foi a cúbica, conhecida como como blenda de zinco, assim como as superfícies foram nas direções (100), (110) e (111), respectivamente para ambos sistemas. As propriedades tanto do bulk, quanto das superfícies citados anteriormente, para o ZnS e CdS, foram analisadas em função da densidade de estados (DOS), estrutura de bandas, modos vibracionais, energia de superfície, bem como, foi avaliado os efeitos de ordem-desordem estrutural e eletrônico desses materiais na sua forma de bulk, a fim de tentar elucidar as origens de suas exóticas propriedades em escala nanométrica. Todos os cálculos deste projeto foram realizados em condições periódicas utilizando o programa CRYSTAL 17. Os resultados foram comparados diretamente com dados experimentais disponíveis para ambos sistemas. O valor do band gap obtido para o ZnS foi de 3,58 eV, do CdS foi, de 3,12 eV, ambos com gap direto.