Orientador: Prof. Dr. Jeverson Teodoro Arantes Junior / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, Santo André, 2018. / Investigamos, sistematicamente, as propriedades estruturais e eletrônicas
do óxido de zinco nanoporoso sob tração e compressão biaxial utilizando
cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade.
O sistema apresenta uma alta concentração de nanoporos lineares
orientados nas direções cristalográcas [0001] e [01-10], bem como um lme
no nanoporoso.
Para compressões maiores do que 4% com relação ao parâmetro de rede, foi
observada uma distorção estrutural nas regiões menos densas do material
poroso, mostrando uma tendência à mudança de fase localizada. O coe-
ciente de Poisson calculado dos nanoporos orientados na direção [0001]
foi negativo. Isto signica que quando o material poroso foi tracionado,
expandiu-se transversalmente. Já quando comprimido, o material contraiuse
na direção transversal. Os materiais que possuem esta característica são
conhecidos como materiais auxéticos.
Nossos resultados mostram que o valor do gap de energia foi modulado pelas
deformações biaxiais com uma tendência oposta ao bulk. A densidade
dos estados eletrônicos conrmou nossas observações. A tendência estrutural
inversa da superfície dos nanoporos é o principal mecanismo para o
comportamento inverso do gap sob compressão e tração. Dentro do nosso
conhecimento, este é o primeiro reporte de um comportamento inverso do
gap de energia de estruturas de ZnO sob compressão e tração biaxial.
Nossos resultados sugerem que a nanoporosidade, conjuntamente com tra-
ção e compressão biaxial, podem ser empregadas como um método dentro
da engenharia de gap para customizar materiais funcionais que requerem
controle da atividade eletrônica. / This work investigated, systematically, the structural and electronic properties
of nanoporous zinc oxide, under biaxial strain, through rst-principles
methods, based on total energy ab initio calculations using Density Functional
Theory. The system was in a massive nanopore concentration regime.
We studied linear pores in [0001] and [01-10] direction and a porous thin
lm.
Using a biaxial tension above 4% of the ZnO bulk lattice parameter, we
observed a distortion resulting in a local phase change region in the material's
structure. The calculated Poisson's coecient was negative for the
[0001] pore. When stretched, they become thicker in the perpendicular
direction to the applied force. These materials are known as auxetic.
Our results show that the energy band gap value is tuned by the strain with
an uncommon opposite trend related to the bulk. The density of electronic
states conrmed the energy gap modulation. The structural inverse trend
of nanopores surface is the principal mechanism for gap inverse behavior
under compressive and tensile strain. From the best of our knowledge, this
is the rst report about opposite Egap trend in strained nanopores.
Our results suggest that nanoporosity and biaxial strain could be employed
as a method within the band gap engineering for tailored functional matexi
rials that require control of the electronic activity.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:BDTD:110440 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Tórrez Baptista, Alvaro David |
| Contributors | Arantes Junior, Jeverson Teodoro, Leão, Cedric Rocha, Ferreira, Fabio Furlan, Miranda, Caetano Rodrigues, Autreto, Pedro Alves da Silva |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf, 103 f. : il. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFABC, instname:Universidade Federal do ABC, instacron:UFABC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110440&midiaext=76080, http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=110440&midiaext=76079, Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.brphp/capa.php?obra=110440 |
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