Please use this identifier to cite or link to this item: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6376
Title: Defeitos intrínsecos e oxidação em fosforeno: uma comparação sistemática com o grafeno
Authors: Albuquerque Filho, Marcelo Fábio Costa
metadata.dc.contributor.advisor: Venezuela, Pedro Paulo de Mello
metadata.dc.contributor.members: Venezuela, Pedro Paulo de Mello
Amorim, Rodrigo Garcia
Moreno, Roberto Rivelino de Melo
Issue Date: 2017
Abstract: O fosforeno, uma monocamada esfoliada do fósforo negro bulk, tem sido extensivamente estudado devido às suas notáveis propriedades eletrônicas e mecânicas e ao alto potencial para aplicação em dispositivos óptico-eletrônicos. Ele possui gap direto no ponto [gama] em torno de 1,0 eV [1]. Porém, esse material reage fortemente na presença de oxigênio e luz [2], degradando após um curto período de tempo. Ao contrário, o grafeno, monocamada esfoliada a partir do grafite, não reage a contaminantes ambientes tão facilmente. Além disso, o grafeno é um semi-metal de gap nulo e possui alta mobilidade de portadores de carga [3]. Após a síntese desses materiais, eles apresentam defeitos intrínsecos de caráter atômico [4, 5], podendo influenciar no processo de oxidação. Neste trabalho, realizamos um estudo sistemático sobre a estabilidade desses materiais, prístinos ou com defeitos, sujeitos à oxidação, a fim de entender como esse processo ocorre e se os defeitos são um fator importante nesse processo. Para isso, laçamos mão da teoria do funcional da densidade (DFT) [6], utilizando funcional PBE-GGA de troca e correlação eletrônica [7]. Fizemos cálculos com os materiais pristinos, fosforeno com 140 átomos de fósforo, e grafeno com 128 átomos de carbono, sujeitos à oxidação, bem como cálculos com esses materiais sujeitos a defeitos de Stone-Wales (SW), vacâncias simples (SV) e dupla (DV), com e sem incorporação do oxigênio. Para compreendermos como esses materiais oxidam e como essa incorporação ocorre, fizemos diversos cálculos de possíveis configurações em que isso poderia acontecer. Assim, foi possível ter o conhecimento de quais configurações são mais estáveis. Por meio de cálculos de energia de formação dos defeitos e da incorporação do oxigênio nos materiais, concluímos que a oxidação do fosforeno ocorre principalmente em sítios afastados dos defeitos intrínsecos, já que a presença destes defeitos intrínsecos não diminui de forma significativa a energia de formação. No caso do grafeno, só haverá oxidação considerável caso o material apresente alta densidade de defeitos intrínsecos, uma vez que a energia de formação para formar um defeito SV ou DV é bem maior que no caso do fosforeno.
metadata.dc.description.abstractother: Phosphorene, an exfoliated monolayer from black phosphorus bulk, has been extensively studied due to its remarkable electronic and mechanical properties, besides its high potential to application in optical-electronic devices. It has a direct gap at [gama] point around 1,0 eV [1]. However, this material reacts strongly in the presence of oxygen and light [2], degrading after a short period of time. Unlike, graphene, an exfoliated monolayer from graphite, does not react to environmental contaminants so easily. Moreover, graphene is a null gap semi-metal and has high charge carrier mobility [3]. After the synthesis of these materials, they present intrinsic defects of atomic character [4, 5], which can influence in the oxidation process. In this work, we have performed a sistematic study on the stability of these materials, in pristine form or with intrinsical defects, subject to oxidation, in order to understand how this process occurs and whether the defects are an important factor in the oxidation. To do that, we have made use of the density functional theory (DFT) [6], using electronic exchange-correlation PBE-GGA functional [7]. We have made calculations for the pristine materials, phosphorene with 140 phosphorus atoms and grapheme with 128 carbon atoms, subject to oxidation, as well as calculations with these materials subjects to Stone-Wales, simple (SV) and double (DV) vacancy defects, with and without oxygen incorporation. In order to understand how these materials oxidize and how this incorporation happens, we did several calculations of possible configurations in what this might take place. So, it was possible to have knowledge of which configurations are most stable. By formation energy calculations of defects and of the oxygen incorporation on the materials, we conclude that oxidation of phosphorene occurs in sites away from intrinsic defects because their presense do not diminish significantly the formation energy. In the case os graphene, there will be considerable oxidation only if the material presents high density of intrisic defects, since the formation energy to create a SV or DV defect is much larger than in the phosphorene case.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/6376
Appears in Collections:PPGF - Teses e Dissertações

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DissetaçãoMestrado_MarceloAlbuquerque.pdf12.01 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons