Estudio del Efecto de la inclusión de Cobalto en las propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas del V2O5 mediante cálculos de primeros principios
En este estudio se investiga el impacto de la inclusión de cobalto en las propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas del V2O5 mediante cálculos de primeros principios utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). El V2O5 es un material de gran interés debido a su estructura cristalina o...
- Autores:
-
Castrellón Botero, Juan Daniel
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad de los Andes
- Repositorio:
- Séneca: repositorio Uniandes
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/1992/74662
- Palabra clave:
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DFT
Cobalto
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Oxígeno
Vacancias de oxígeno
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Física
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Física |
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En este estudio se investiga el impacto de la inclusión de cobalto en las propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas del V2O5 mediante cálculos de primeros principios utilizando la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). El V2O5 es un material de gran interés debido a su estructura cristalina ortorrómbica y su capacidad para cambiar y mantener su resistencia ante perturbaciones eléctricas o térmicas, lo que lo hace ideal para aplicaciones en computación neuromórfica. En este trabajo se doparon muestras de V2O5 con cobalto en concentraciones del 6% y 14%, y se introdujeron vacancias de oxígeno al 2.5%, analizando las modificaciones en sus propiedades estructurales y electrónicas. Los resultados muestran que la inclusión de cobalto reduce significativamente el band gap óptico del V2O5, observándose una disminución de hasta 1.85 eV en comparación con la estructura no dopada. Además, se encontró que el cobalto induce una magnetización en el material, con los átomos de cobalto y oxígeno vanadil contribuyendo significativamente a la magnetización total. Las vacancias de oxígeno incrementan aún más la magnetización del cobalto, elevándola de 1 μB a 1.6 μB, aunque no afectan de manera notable la magnetización total del sistema. Estos hallazgos sugieren que el dopaje con cobalto y la introducción de vacancias de oxígeno son métodos efectivos para ajustar las propiedades del V2O5. |
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En este trabajo se doparon muestras de V2O5 con cobalto en concentraciones del 6% y 14%, y se introdujeron vacancias de oxígeno al 2.5%, analizando las modificaciones en sus propiedades estructurales y electrónicas. Los resultados muestran que la inclusión de cobalto reduce significativamente el band gap óptico del V2O5, observándose una disminución de hasta 1.85 eV en comparación con la estructura no dopada. Además, se encontró que el cobalto induce una magnetización en el material, con los átomos de cobalto y oxígeno vanadil contribuyendo significativamente a la magnetización total. Las vacancias de oxígeno incrementan aún más la magnetización del cobalto, elevándola de 1 μB a 1.6 μB, aunque no afectan de manera notable la magnetización total del sistema. Estos hallazgos sugieren que el dopaje con cobalto y la introducción de vacancias de oxígeno son métodos efectivos para ajustar las propiedades del V2O5.In this study, the impact of cobalt inclusion on the optical, electrical, and magnetic properties of V2O5 is investigated through first-principles calculations using Density Functional Theory (DFT). V2O5 is a material of great interest due to its orthorhombic crystal structure and its ability to change and maintain its resistance under electrical or thermal disturbances, making it ideal for applications in neuromorphic computing. In this work, V2O5 samples were doped with cobalt at concentrations of 6% and 14%, and oxygen vacancies were introduced at 2.5%, analyzing the modifications in their structural and electronic properties. The results show that the inclusion of cobalt significantly reduces the optical band gap of V2O5, with a decrease of up to 1.85 eV compared to the undoped structure. Additionally, cobalt was found to induce magnetization in the material, with cobalt and vanadyl oxygen atoms significantly contributing to the total magnetization. Oxygen vacancies further increase the magnetization of cobalt, raising it from 1 μB to 1.6 μB, although they do not notably affect the total magnetization of the system. These findings suggest that cobalt doping and the introduction of oxygen vacancies are effective methods for tuning the properties of V2O5.PregradoNanomagnetismoNanomateriales37 páginasapplication/pdfspaUniversidad de los AndesFísicaFacultad de CienciasDepartamento de FísicaAttribution-ShareAlike 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Estudio del Efecto de la inclusión de Cobalto en las propiedades ópticas, eléctricas y magnéticas del V2O5 mediante cálculos de primeros principiosTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TPV2O5DFTCobaltoDopajeOxígenoVacancias de oxígenoDopaje con cobaltoV2O5 Dopado con cobaltoV2O5 con vacancias de oxígenoFísica[1] J. del Valle, Y. Kalcheim, J. Trastoy, A. Charnukha, D. N. Basov, and I. K. Schuller, “Electrically Induced Multiple Metal-Insulator Transitions in Oxide Nanodevices,” Phys. Rev. Appl., vol. 8, no. 5, p. 054041, Nov. 2017, doi: 10.1103/PhysRevApplied.8.054041.[2] N. Bahlawane and D. Lenoble, “Vanadium Oxide Compounds: Structure, Properties, and Growth from the Gas Phase,” Chem. Vap. Depos., vol. 20, no. 7-8–9, pp. 299–311, 2014, doi: 10.1002/cvde.201400057.[3] A. I. Ivanov, V. Y. Prinz, I. V. Antonova, and A. K. Gutakovskii, “Resistive switching on individual V2O5 nanoparticles encapsulated in fluorinated graphene films,” Phys. Chem. Chem. Phys., vol. 23, no. 36, pp. 20434–20443, Sep. 2021, doi: 10.1039/D1CP02930D.[4] D. O. Scanlon, A. Walsh, B. J. Morgan, and G. W. Watson, “An ab initio Study of Reduction of V2O5 through the Formation of Oxygen Vacancies and Li Intercalation,” J. Phys. Chem. C, vol. 112, no. 26, pp. 9903–9911, Jul. 2008, doi: 10.1021/jp711334f.[5] S. A. 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Available: https://github.com/romerogroup/pyprocar[18] R. Basu and S. Dhara, “Spectroscopic study of native defects in the semiconductor to metal phase transition in V2O5 nanostructure,” J. Appl. Phys., vol. 123, no. 16, p. 161550, Apr. 2018, doi: 10.1063/1.5011112.201729285Publicationhttps://scholar.google.es/citations?user=KXWwfMMAAAAJvirtual::19105-10000-0002-6980-8820virtual::19105-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000154482virtual::19104-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000318566virtual::19105-16ce2beec-157c-481d-8faa-d682fa74a732virtual::19104-16ce2beec-157c-481d-8faa-d682fa74a732virtual::19104-15ec439ad-c826-485e-8b94-d4fe2bfc1017virtual::19105-15ec439ad-c826-485e-8b94-d4fe2bfc1017virtual::19105-1ORIGINALEstudio del Efecto de la inclusión de Cobalto en las propiedades ópticas.pdfEstudio del Efecto de la inclusión de Cobalto en las propiedades ópticas.pdfapplication/pdf2867205https://repositorio.uniandes.edu.co/bitstreams/8b812bba-d959-47e0-b784-4582731e6da9/downloadfa3fbcd5bf004494d3a92bb670436053MD51autorizacion tesis rgh.pdfautorizacion tesis 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