Please use this identifier to cite or link to this item:
https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/23348
Document Type: | Tese |
Title: | Estudo das propriedades estruturais, optoeletrônicas, térmicas e vibracionais de MB4O7 (M= Si, Ge, Yb e Ce) via DFT e métodos experimentais |
Authors: | Santos, Willian Oliveira |
Issue Date: | 30-May-2025 |
Advisor: | Souza, Divanizia do Nascimento |
Co-advisor: | Novais, Andréa de Lima Ferreira |
Resumo : | A evolução tecnológica nas últimas décadas trouxe avanços notáveis em dispositivos opto eletrônicos, impulsionando progressos na pesquisa de novos materiais. Os tetraboratos, por exemplo, têm despertado grande interesse na comunidade científica devido às suas propriedade optoeletrônicas únicas, destacando-se por alta transparência, grande band gap, luminescência intensa e elevada estabilidade, o que os torna candidatos promissores para aplicações em fotônica, dosimetria e dispositivos emissores de luz. Neste trabalho, realizamos um estudo teórico e experimental para compreensão das propriedades de novos tetraboratos. A primeira parte deste estudo foi realizar calculos ab initio, baseados na teoria do funcional da densidade implementada no código CASTEP, para compreensão teórica dos sistemas cristalinos do tipo MB4O7 com (M= Si, Ge, Yb e Ce). Investigamos as propriedades estruturais, eletrônicas, vibracionais, termodinâmica e ópticas. Como resultado foi visto que os sistemas do tipo MB4O7 com (M= Si, Ge, Yb e Ce) apresentam características isolantes e semicondutoras de gap direto e indireto. Além disso, a estabilidade mecânica, um aspecto crucial avaliado teoricamente por meio do espectro de fônons, foi confirmada pela ausência de frequências negativas nas estruturas investigadas. Pelas funções termodinâmicas, entalpia, entropia, energia livre e capacidade térmica, temos indícios de como ocorre o processo de formação da estrutura e com a impureza. Após o estudo teórico, foi realizada a caracterização experimental do sistema GeB4O7. A Análise Térmica Diferencial e Análise Termogravimétrica confimaram que o material apresenta boa estabilidade térmica, enquanto a difração de raios X confirmou sua estrutura cristalina bem definida, compatível com padrões relatados na literatura. |
Abstract: | Technological evolution in recent decades has brought notable advances in electronic devices, optoelectronics and renewable energy systems. Tetraborates, for instance, have attracted great interest within the scientific community due to their unique optoelectronic properties, standing out for their high transparency, wide band gap, intense luminescence, and remarkable stability, which make them promising candidates for applications in photonics, dosimetry, and light- emitting devices. In this work, we carried out a theoretical and experimental study to understand the properties of new, unprecedented tetraborates. The first part of this work was to carry out calculationsab initio, based on the density functional theory implemented CASTEP code, for theoretical understanding of crystalline systems of the MB4O7 type with (M= Si, Ge, Yb and Ce). We investigate structural, electronic, vibrational, thermodynamic and optical properties. As a result, it was seen that systems of the MB4O7 type with (M= Si, Ge, Yb and Ce) present insulating and direct and indirect gap semiconductor characteristics. Moreover, the mechanical stability, a crucial aspect assessed theoretically through the phonon spectrum, was confirmed by the absence of negative frequencies in the investigated structures. Through thermodynamic functions (enthalpy, entropy, free energy and thermal capacity) we have evidence of how the structure formation process occurs (free from impurity and with impurity).In the second part of this study, the experimental characterization of the GeB4O7 system was carried out. Thermal analysis (DTA/TG) revealed that the material has good thermal stability, while X-ray diffraction confirmed its well-defined crystalline structure, compatible with standards reported in the literature. |
Keywords: | Física Tetraboratos DFT CASTEP DTA/TG DRX Tetraborates |
Subject CNPQ: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA |
Sponsorship: | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq |
Language: | por |
Institution: | Universidade Federal de Sergipe (UFS) |
Program Affiliation: | Pós-Graduação em Física |
Citation: | SANTOS, Willian Oliveira. Estudo das propriedades estruturais, optoeletrônicas, térmicas e vibracionais de MB4O7 (M= Si, Ge, Yb e Ce) via DFT e métodos experimentais. 2025. 90 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2025. |
URI: | https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/23348 |
Appears in Collections: | Doutorado em Física |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
WILLIAN_OLIVEIRA_SANTOS.pdf | 12,22 MB | Adobe PDF | ![]() View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.