Estudio DFT de las propiedades estructurales y electrónicas de las espinelas Mg2TiO4 y Zn2TiO4

En el presente trabajo se utiliza la teoría de la funcional de la densidad (DFT por las siglas en inglés: Density Functional Theory) para el estudio de las propiedades estructurales, electrónicas y magnéticas de estequiometría intermedia de la espinela Zn2TiO4 dopada con Magnesio Mg según la fórmula Zn(2-x)Mg(x)TiO4 con un dopaje de 0%, x=0, 50%, x=1 y 100%, x=2. Con respecto al estudio de la estructura, se determina la energía para diferentes volúmenes lo que equivale a una variación en la presión; a partir del ajuste mediante mínimos cuadrados a la ecuación de estado de Murnaghan, se determinan: 1) el parámetro de red a0; 2) el volumen de equilibrio a presión cero V0; 3) la energía mínima de la estructura E0; 4) el módulo de volumen B0; y 5) su variación respecto a la presión B’0 para cada compuesto. Se encuentra que estos parámetros para las espinelas inversas Zn2TiO4 y Mg2TiO4 son consistentes con resultados experimentales; se reportan por primera vez estos parámetros para el compuesto ZnMgTiO4. En cuanto al estudio de sus características electrónicas, se realizan los cálculos de la estructura de bandas, la densidad de estados y la densidad electrónica para el volumen de equilibrio, o presión cero. Se encuentra que la espinela Zn2TiO4 es semiconductora mientras que, la otra espinela Mg2TiO4 es aislante de gap directo en el punto Gamma de alta simetría de la primera zona de Brillouin; en contraste, el compuesto ZnMgTiO4 tiene gap indirecto. Su aparición se debe al rompimiento de la simetría cúbica de las espinelas precursoras Zn2TiO4 y Mg2TiO4; esto ocurre debido a que la estructura del estado base para el compuesto ZnMgTiO4 es tetragonal (P-4m2). Este cambio de simetría también tiene consecuencias sobre las demás características del material. Palabras clave: (Espinelas, Zn2TiO4, Mg2TiO4, compuesto ZnMgTiO4, DFT, estructura de bandas, propiedades electrónicas).

• Autores: León, Diego Andrés
• Fecha de publicación: 2017
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/62015
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/62015; http://bdigital.unal.edu.co/60843/
• Palabra clave: 53 Física / Physics; 54 Química y ciencias afines / Chemistry; Teoría de la densidad funcional; Estructura de bandas; Propiedades electrónicas; Espinelas; Zn2TiO4; Mg2TiO4; ZnMgTiO4; DFT; Band structure; Electronic properties; Spinels
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional