Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Bi12GeO20 (BGO) belongs to the family of sillenite crystals BMO, where M = Ge, Si, Ti.
These compounds exhibit remarkable photorefractive e ect and therefore are used in the
development of information and image storage technologies, holography, ampli cation of
luminous signals and dynamic interferometry. One of the strategies used to enhance the
properties of interest of these sillenites is doping. The defects can create photorefractive
centers in the matrix, introducing energy levels within the gap, in
uencing the electronic
and optical properties of the selenites. Experimental work reported a curious behavior
when using transition metal ions (TMI) as dopants. Most of the TMIs, including Cr ions,
are allocated at the high symmetry site Ge4+, with the exception of Cu2+ which enters into
the matrix at the low symmetry site of Bi3+. This is a surprising fact due to the di erence
between ionic radii and charge states of the dopants and the substitution ion Ge4+. In
this work the LAPW method, based on the DFT theory and implemented in the WIEN2k
program, was used to study the electronic, structural and energetic properties of pure BGO
and doped BGO with chromium ions. In the study of doped cases, Cr ions were inserted
at the substitutional sites of Ge4+ and Bi3+ The calculations were performed for neutral
and charged systems. The approximations for correlation and exchange e ects were made
through GGA-PBE and mBJ potentials. Were performed calculations of lattice parameter
optimization, relaxation of atomic positions, state density, Bader charge and formation
energies of defects. It was possible to nd the lattice parameter, and the band gap energy
os the BGO pure, to analyse the way how the neighbourhood of the substitutional site
behaves with the presence of the defect and nd the states that populate the valence and
conduction bands of the studies cases. These data were taking into account to measure
the ions valence. The results of the modeling showed that Cr prefers to accommodate in
the BGO matrix with Cr3+/4+ valences. The preferential accommodation site of Cr3+ is
Bi3+, which didn't meet with what has been reported experimentally in the literature. / O Bi12GeO20 (BGO) pertence a fam lia de cristais silenitas do tipo BMO, onde M =
Ge, Si, Ti. Tais compostos apresentam um not avel efeito fotorrefrativo e por isso s~ao
utilizados no desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de informa c~oes e imagens,
hologra a, amplia c~ao de sinais luminosos e interferometria din^amica. Uma das estrat egias
utilizadas para potencializar as propriedades de interesse dessas silenitas e a dopagem.
Os defeitos podem criar centros fotorrefrativos na matriz, introduzindo n veis de energias
dentro do gap e in
uenciar nas propriedades eletr^onicas e opticas das silenitas. Trabalhos
experimentais relataram um comportamento curioso ao se utilizar ons de metais de
transi c~ao (TMI) como dopantes. A maior parte dos TMIs, incluindo os ons de Cr, s~ao
alocados no s tio de alta simetria Ge4+, com exce c~ao do Cu2+ que se insere na matriz no
s tio de baixa simetria do Bi3+. Esse e um fato surpreendente devido a diferen ca entre
raios i^onicos e estados de carga dos dopantes e do on substitucional Ge4+. Neste trabalho
foi utilizado o m etodo LAPW, baseado na teoria DFT e implementado no programa
WIEN2k, para estudar as propriedades eletr^onicas, estruturais e energ eticas do BGO puro
e dopado com ons de cromo. No estudo de casos dopados, os ons de Cr foram inseridos
nos s tios substitucionais Ge4+ e Bi3+. Os c alculos foram executados para sistemas neutros
e carregados. As aproxima c~oes para os efeitos de correla c~ao e troca foram feitas atrav es
do funcional GGA-PBE e do potencial mBJ. Foram realizados c alculos de otimiza c~ao de
par^ametro de rede, relaxa c~ao de posi c~oes at^omicas, densidade de estados, carga de Bader
e energias de forma c~ao de defeito. Foi poss vel encontrar o par^ametro de rede, a energia de
gap do BGO puro, analisar a forma como a vizinhan ca do s tio substitucional se comporta
com a presen ca do defeito e encontrar os estados que populam as bandas de val^encia e
condu c~ao dos casos estudados. Esses dados foram levados em conta para aferir a val^encia
dos ons. Os resultados das modelagens mostraram que o Cr prefere se acomodar na matriz
do BGO com val^encias Cr3+/4+. O s tio de acomoda c~ao preferencial do Cr3+ e o Bi3+, o
que vai de encontro ao que foi relatado experimentalmente na literatura. / São Cristóvão, SE
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:riufs/9010 |
| Date | 26 February 2018 |
| Creators | Santana, Lucas Barreto |
| Contributors | Lalic, Milan |
| Publisher | Pós-Graduação em Física, Universidade Federal de Sergipe |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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