Efectos del sustrato grafeno sobre la monocapa 1H-MgF2 en la juntura 1H-MgF2/grafeno
En este trabajo, se hace un estudio de los efectos del sustrato grafeno sobre las propiedades estructurales (constante de red, longitud de enlace, etc.) y electrónicas (a través de las densidades de estados -- DOS -- parciales y totales y la estructura de bandas electrónicas) del fluoruro de magnesi...
- Autores:
-
Gómez Fuentes, C. Javier
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de Córdoba
- Repositorio:
- Repositorio Institucional Unicórdoba
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/4826
- Acceso en línea:
- https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/4826
- Palabra clave:
- Fluoruro de magnesio
Grafeno
Juntura MgF2/grafeno
DFT
GGA - PBE - D2
Slab periódico
Propiedades estructurales
Estabilidad termodinámica
Propiedades electrónicas
Magnesium fluoride
Mraphene
MgF2/graphene junction
DFT
GGA - PBE - D2
Priodic slab
Structural properties
Thermodynamic stability
Electronic properties
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- openAccess
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- Copyright Universidad de Córdoba, 2022
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Efectos del sustrato grafeno sobre la monocapa 1H-MgF2 en la juntura 1H-MgF2/grafeno Fluoruro de magnesio Grafeno Juntura MgF2/grafeno DFT GGA - PBE - D2 Slab periódico Propiedades estructurales Estabilidad termodinámica Propiedades electrónicas Magnesium fluoride Mraphene MgF2/graphene junction DFT GGA - PBE - D2 Priodic slab Structural properties Thermodynamic stability Electronic properties |
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Fluoruro de magnesio Grafeno Juntura MgF2/grafeno DFT GGA - PBE - D2 Slab periódico Propiedades estructurales Estabilidad termodinámica Propiedades electrónicas Magnesium fluoride Mraphene MgF2/graphene junction DFT GGA - PBE - D2 Priodic slab Structural properties Thermodynamic stability Electronic properties |
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Magnesium fluoride Mraphene MgF2/graphene junction DFT GGA - PBE - D2 Priodic slab Structural properties Thermodynamic stability Electronic properties |
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En este trabajo, se hace un estudio de los efectos del sustrato grafeno sobre las propiedades estructurales (constante de red, longitud de enlace, etc.) y electrónicas (a través de las densidades de estados -- DOS -- parciales y totales y la estructura de bandas electrónicas) del fluoruro de magnesio (MgF2), en la fase hexagonal (1H-MgF2), en la juntura 1H-MgF2/grafeno. Los cálculos se realizan usando la teoría de la funcional de la densidad (Density Functional Theory: DFT) dentro de la aproximación del gradiente generalizado (Generalized Gradient Approximation: GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) junto con pseudopotenciales atómicos y una base de ondas planas, como se implementa en el paquete Quantum-ESPRESSO (opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization). La heteroestructura se modela teniendo en cuenta el criterio de desajuste mínimo (mismatch<3%); el modelo de slab o terraza periódica, una monocapa 3x3$ -MgF2 gr. # 187 se acopla a una monocapa de sqrt{13}xsqrt{13}-grafeno, y los sitios geométricamente especiales del sistema. Escogida la configuración, 1H-MgF2/grafeno; inicialmente, se optimizan, de manera simultánea, la distancia de separación de las monocapas de juntura 1H-MgF2/grafeno, y las contantes de red del sistema. Una vez que el sistema alcanza los valores óptimos precitados, se determinan las contantes de red, longitudes de enlace, energía total, energía de formación del sistema. Seguidamente, se determinan las propiedades electrónicas y magnéticas de la juntura 1H-MgF2/grafeno, a través de la densidad de estados (parciales y totales) y la estructura de bandas electrónicas. Finalmente, se analiza y determina: cuál es el efecto del sustrato grafeno, sobre las propiedades estructurales y electrónicas del 1H-MgF2 en el sistema en estudio. |
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Los cálculos se realizan usando la teoría de la funcional de la densidad (Density Functional Theory: DFT) dentro de la aproximación del gradiente generalizado (Generalized Gradient Approximation: GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) junto con pseudopotenciales atómicos y una base de ondas planas, como se implementa en el paquete Quantum-ESPRESSO (opEn-Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation, and Optimization). La heteroestructura se modela teniendo en cuenta el criterio de desajuste mínimo (mismatch<3%); el modelo de slab o terraza periódica, una monocapa 3x3$ -MgF2 gr. # 187 se acopla a una monocapa de sqrt{13}xsqrt{13}-grafeno, y los sitios geométricamente especiales del sistema. Escogida la configuración, 1H-MgF2/grafeno; inicialmente, se optimizan, de manera simultánea, la distancia de separación de las monocapas de juntura 1H-MgF2/grafeno, y las contantes de red del sistema. Una vez que el sistema alcanza los valores óptimos precitados, se determinan las contantes de red, longitudes de enlace, energía total, energía de formación del sistema. Seguidamente, se determinan las propiedades electrónicas y magnéticas de la juntura 1H-MgF2/grafeno, a través de la densidad de estados (parciales y totales) y la estructura de bandas electrónicas. Finalmente, se analiza y determina: cuál es el efecto del sustrato grafeno, sobre las propiedades estructurales y electrónicas del 1H-MgF2 en el sistema en estudio.1. Introducción 102. Descripción cuántica del sólido 142.1 El problema general 142.2 El problema electrónico 162.3 Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) 162.3.1 La densidad electrónica 172.3.2. Teoremas de Hohenberg-Khon 192.3.3. Método de Kohn-Sham 202.3.4. Aproximaciones para el funcional de correlación e intercambio 222.3.5. Teoría de pseudopotenciales 242.3.6. Ciclo de autoconsistencia 303. Metodología y detalles computacionales 334. Resultados y análisis 354.1. Monocapa prístina, 1H-MgF2 354.1.1. Parámetros estructurales de la monocapa prístina 364.1.2. Carácter electrónico de la monocapa prístina 374.2. Juntura 1H-MgF2/grafeno 394.2.1. Resultados estructurales y estabilidad energética de la juntura 404.2.2. Carácter electrónico de la juntura 445. Conclusiones 49A. Demostración de los Teoremas de Hohenberg-Khon 50B. Grupos espaciales considerados 54B.1. Grupo espacial P-6m2 (#187) 55B.2. Grupo espacial P6/mmm (#191) 55C. Corrección DFT-D2 de Grimme 57D. Propiedades estructurales y electrónicas del grafeno 60E. Optimizaciones 64E.1. Optimización de los parámetros estructurales 64E.2. Optimización de los parámetros de control 66F. Archivos de entrada 68F.1. Archivo scf.in de la monocapa 1H-MgF2 68F.2. Archivo scf.in del grafeno 70F.3. Archivo scf.in de la juntura 1H-MgF2/grafeno 73F.4. Archivo nscf.in de la juntura 1H-MgF2/grafeno 76PregradoFísico(a)Trabajos de Investigación y/o Extensiónapplication/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2022https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Efectos del sustrato grafeno sobre la monocapa 1H-MgF2 en la juntura 1H-MgF2/grafenoTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Fluoruro de magnesioGrafenoJuntura MgF2/grafenoDFTGGA - PBE - D2Slab periódicoPropiedades estructuralesEstabilidad termodinámicaPropiedades electrónicasMagnesium fluorideMrapheneMgF2/graphene junctionDFTGGA - PBE - D2Priodic slabStructural propertiesThermodynamic stabilityElectronic propertiesFacultad de Ciencias BásicasMontería, Córdoba, ColombiaFísicaNovoselov, K. S., Geim, A. K., Morozov, S. 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