Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work properties were studied the structural, electronic and magnetic semiconductors
PbSe and PbTe doped with europium (Eu) in the crystalline phase. The
investigation is performed within the density functional theory (DFT). We observe that due
a strong spin-orbit coupling, relativistic corrections are necessary to describe the PbSe
and PbTe. To obtain a good description of crystals where Eu is present (EuSe and EuTe)
the standard DFT fails. This fail is due to the fact that the Eu atom presents f electrons
in the valence band, which are strongly localized. To describe the localized f electrons
an additional procedure from the many body theory is necessary. We observe that using
an additional term (the U term) from the Hubbard model, the DFT is able to describe the
localized f electrons, such the theory now is called DFT+U. The formation energy results
show that the Eu atom is more stable in Pb sites for both PbSe and PbTe. Eu in a Pb site
in PbSe introduces electronic levels inside the band gap while the new electronic levels
from Eu in a Pb site in PbTe are resonant with the top of the valence band. The analysis
from the character of these electronic levels reveled that they come from the 4f electrons
from the Eu atom. These results allow us to conclude that Eu is a good dopant to improve
the thermoelectric properties of PbTe while the same is not observed for PbSe. Finally, we
investigate the magnetic properties for Eu doping PbSe and PbTe, we observe that in both
semiconductors there is a magnetic moment of the 1.0 μB localized in the Eu atom. / Neste trabalho foi estudado as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas
dos semicondutores de PbSe e PbTe dopados com európio (Eu) na fase cristalina. Utilizamos
cálculos de primeiros princípios dentro do formalismo da teoria do funcional da
densidade (DFT). Observamos que para uma boa descrição do PbSe e PbTe dentro da
DFT é necessário a inclusão das correções relativísticas através da interação spin-órbita.
Para a descrição de cristais onde o európio é um dos constituintes (EuSe e EuTe) se observou
a necessidade de correções à DFT para que se possa ter uma boa descrição dos
elétrons f provenientes do Eu e que são fortemente localizados. A teoria DFT+U, onde
U é proveniente da teoria de muitos corpos dentro do modelo de Hubbard se mostrou
eficiente. Com a melhor metodologia estabelecida iniciamos os cálculos das energias de
formação. Os resultados mostraram que o Eu é mais estávelr em sítios de Pb, tanto no
cristal de PbSe como no cristal de PbTe. Nesses sítios a análise da parte eletrônica diz
que no PbSe existem níveis no gap provenientes dos elétrons 4f do Eu, enquanto que
no PbTe esses níveis estão ressonantes com o topo da banda de valência. Isso permite
concluir que o Eu é um bom dopante para melhorar as propriedades termoelétricas do
PbTe, o mesmo não pode ser dito com relação a dopagem com Eu em PbSe. Com relação
a parte magnética observa-se um momento magnético de 1,0 μB tanto no cristal
de PbSe como no cristal de PbTe. Esse momento magnético é localizado no átomo de
európio para ambos semicondutores.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9246 |
| Date | 30 January 2014 |
| Creators | Cunha, Sandro Silva da |
| Contributors | Baierle, Rogério José, Piotrowski, Maurício Jeomar, Silva, Ricardo Barreto da |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 500, 300, 300, 300, b9eaf9d0-56e3-4101-a0a4-9cdee08d2a3a, 7e511100-bd4b-41e4-b687-8bb48d3ecbc6, 8190f777-c921-49dd-9c44-3e0d0db2f5eb, 448437de-f095-43ac-b624-cba10050dbc9 |
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