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Propriedades estruturais e optoeletr?nicas dos compostos SrSnO3, SrxBa1-xSnO3 e BaSnO3

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Previous issue date: 2011-07-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / In this work we present a study for the structural, electronic and optical properties, at
ambient conditions of SrSnO3, SrxBa1?xSnO3 (x = 0:2; 0:4; 0:6; 0:8) and BaSnO3 crystals, all of
them member of perovskite-type earth stannates class, ASnO3. The theoretical model employed
was based on the density functional theory (DFT), considering both the local density and
the generalized gradient approximations, LDA-CAPZ and GGA-PBE (OPIUM), respectively.
For orthorhombic SrSnO3, the electronic band structure, density of states, complex dielectric
function, optical absorption, and the infrared and Raman spectra were computed. Calculated
lattice parameters are closed to the experimental measurements, and an indirect band gap E(S
-> t ?)=1.97 eV (2.27 eV) was obtained within the GGA (LDA) level of calculation. E ective
masses for holes and electrons were estimated, being very anisotropic in comparison with similar
results for orthorhombic CaSnO3. The complex dielectric function and the optical absorption
of SrSnO3 are sensitive to the plane of polarization of the incident light. The infrared spectrum
between 100-600 cm-?1 was obtained, with its main peaks being assigned, and a good agreement
between experimental and theoretical peaks of the Raman spectrum of orthorhombic SrSnO3
was achieved.
For SrxBa1?xSnO3 series, their electronic properties were investigated. The cubic
Sr0:2Ba0:8SnO3 has an indirect band gap, while tetragonal Sr0:4Ba0:6SnO3, orthorhombic Sr0:6Ba0:4
SnO3 and Sr0:8Ba0:2SnO3 exhibit a direct band gap. The Kohn-Sham minimum electronic band
gap oscillates of 2.62 eV (tetragonal Sr0:4Ba0:6SnO3, LDA) to 1.52 eV (orthorhombic Sr0:6Ba0:4Sn
O3, LDA). The effective masses for holes and electrons were estimated, being anisotropic in the series.
For cubic BaSnO3, the electronic band structure, density of states, dielectric function and optical absorption were calculated, as well as the infrared absorption spectra after computing
the vibrational modes of the crystal at q = 0. Dielectric optical permittivities and
polarizabilities at w = 0 and w = ?? were also obtained. An indirect band gap E(R -> T?)
of 1.01 eV and 0.74 eV was achieved within the LDA-CAPZ and the GGA-PBE, respectively,
which is smaller than the experimental data ( ?? 3.1 eV). Effective masses of holes and electrons
were estimated by parabolic tting along di erent directions at the valence band maximum
and conduction band minimum, being highly isotropic for electrons and anisotropic for holes,
allowing us to suggest that indirect gap cubic BaSnO3 is a semiconductor with potential for
optoelectronic applications. The optical properties reveal a degree of isotropy for the crystal
with respect to di erent polarization planes of incident light. The infrared spectrum between
100-600 cm?-? was obtained, with its main peaks being assigned / Apresentamos neste trabalho um estudo das propriedades estruturais, eletr?nicas e ?pticas, em temperatura ambiente dos cristais de SrSnO3, SrxBa1xSnO3 (x = 0:2; 0:4; 0:6; 0:8) e BaSnO3, todos eles membros da classe das perovskitas do tipo estanatos terrosos, ASnO3. O nosso modelo te?rico foi baseado na teoria do funcional da densidade (DFT) considerando as aproxima??es da densidade local e do gradiente generalizado, LDA-CAPZ e GGA-PBE (OPIUM), respectivamente. Para o SrSnO3 ortor?mbico, foram calculadas a estrutura de bandas eletr?nica, densidade de estados, fun??o diel?trica complexa, absor??o ?ptica e os espectros infravermelho e Raman. Os par?metros de rede calculados est?o pr?ximos dos resultados experimentais, e um band gap indireto E(S !)=1.97 eV (2.27 eV) foi obtido dentro do n?vel GGA (LDA) de c?lculo. As massas efetivas dos buraco e dos el?trons foram estimadas, sendo elas muito anisotr?picas em compara??o com os resultados similares para o CaSnO3 ortor?mbico. Al?m disso, nossos resultados mostram que a fun??o diel?trica complexa e a absor??o ?ptica do SrSnO3 s?o sens?veis ao plano de polariza??o da luz incidente. O espectro infravermelho entre 100{600 cm1 foi obtido, com seus principais picos sendo assinalados, e uma boa concord?ncia dos resultados experimentais e te?ricos do espectro Raman do SrSnO3 ortor?mbico foram alcan?ados. Para a s?rie SrxBa1xSnO3, as propriedades eletr?nicas foram investigadas. O Sr0:2Ba0:8 SnO3 c?bico possui um band gap indireto, enquanto o Sr0:4Ba0:6SnO3 tetragonal, os ortor?mbicos Sr0:6Ba0:4SnO3 e Sr0:8Ba0:2SnO3 exibem um band gap direto. O band gap eletr?nico m?nimo de Kohn-Sham oscila de 2.62 eV (Sr0:4Ba0:6SnO3 tetragonal, LDA) at? 1.52 eV (Sr0:6Ba0:4SnO3 ortor?mbico, LDA). As massas efetivas de buracos e de el?trons foram estimadas, sendo anisotr?picas nas s?ries. vi Para o BaSnO3 c?bico, foram calculadas a estrutura de bandas eletr?nica, densidade de estados, fun??o diel?trica e absor??o ?ptica, bem como o espectro infravermelho de absor??o ap?s computar os modos de vibra??o do cristal em q = 0. A permissividade ?ptica diel?trica e as polarizabilidades em ! = 0 e ! = 1 foram obtidas. Um band gap indireto E(R !) de 1.01 eV e 0.74 eV foi obtido com o LDA-CAPZ e o GGA-PBE, respectivamente, que ? menor que o dado experimental (3.1 e V). As massas efetivas de buraco e de el?tron foram estimadas atrav?s de um ajuste parab?lico ao longo de diferentes dire??es no m?ximo da banda de val?ncia e no m?nimo da banda de condu??o, sendo muito isotr?pico para el?trons e anisotr?pico para buracos, permitindo-nos sugerir que o BaSnO3 c?bico de gap indireto ? um semicondutor com potencial para aplica??es optoeletr?nicas. As propriedades ?pticas revelaram um grau de isotropia para o cristal com respeito aos diferentes planos de polariza??o de luz incidente. O espectro infravermelho entre 100{600 cm 1 foi obtido, com seus principais picos sendo assinalados

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/18620
Date29 July 2011
CreatorsMoreira, Edvan
ContributorsCPF:05011124487, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783172H5, Azevedo, David Lima, CPF:29294177300, http://lattes.cnpq.br/3892893860696339, Henriques Neto, Jos? de Miranda, CPF:21367264391, http://lattes.cnpq.br/0396226790771119, Silva, Luciano Rodrigues da, CPF:07416407400, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783310Y1, Vasconcelos, Manoel Silva de, CPF:63518163434, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4728584D2, Albuquerque, Eudenilson Lins de
PublisherUniversidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em F?sica, UFRN, BR, F?sica da Mat?ria Condensada; Astrof?sica e Cosmologia; F?sica da Ionosfera
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Formatapplication/pdf
Sourcereponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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