Engenharia de band gap de semicondutores chalcogenides

Resumo

O desenvolvimento de materiais com determinadas propriedades mecânicas, eletrônicas, ópticas, magnéticas, etc., possui grande importância para o desenvolvimento tecnológico. Por exemplo, existe um grande interesse no desenvolvimento de novos materiais semicondutores com determinadas propriedades eletrônicas (band gap, condutividade, coeficientes de absorção) que possam ser alteradas de forma controlada através da alteração da composição. Neste contexto, nos últimos anos a síntese de chalcogenides ternários e quaternários têm atraído grande atenção devido a possibilidade de controlar o gap de energia através da substituição de cátions ânions. Por exemplo, compostos quaternários, Cs2M II M3 IV Q8, M II = Mg, Zn, Cd, Hg; M IV = Ge, Sn eQ = S, Se, Te, permitem obter compostos com gaps de energia entre 1,0 eV e 4,0 eV, e portanto, abrem a possibilidade para uma grande variedade de aplicações tecnológicas. Apesar do número de compostos possíveis ser muito grande, não significa necessariamente que todos os compostos podem ser sintetizados em laboratório com sucesso. Por exemplo, dos 24 compostos possíveis para Cs2M II M3 IV Q8, somente 11 compostos foram sintetizados experimentalmente em laboratório até o presente momento, ou seja, existem grandes desafios no processo de síntese além dos custos envolvidos no processo. Atualmente, simulações computacionais de primeiros princípios (ab-initio) com base na mecânica quântica (teoria do funcional da densidade), implementadas em modernos códigos computacionais, possuem potencial para contribuir para o desenvolvimento de novos materiais. Neste projeto de mestrado, estamos propondo o uso de simulações computacionais com base na teoria do funcional da densidade para o estudo e desenvolvimento de chalcogenides quaternários. (AU)