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-6
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6
9
12
Estructura de bandas
Energ
ía (
eV
)
g gX DOS
EF
OPTIMIZACIÓN ESTRUCTURAL NANOALAMBRES DE SrZrO3 CRECIDOS EN LAS DIRECCIONES 100 Y 110, MEDIANTE PRIMEROS PRINCIPIOS
M. Arteaga Varela1, A. de J. Herrera Carbajal
1, E. Salinas Rodríguez
1, M. I. Reyes Valderrama
1, Ariadna Sánchez-Castillo
2 y V. Rodríguez Lugo
1.
[email protected], [email protected] 1 Área Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales, Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carretera
Pachuca-Tulancingo Km. 4.5, 42184. 2 Departamento de Nanotecnología, Escuela Superior de Apan, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Carretera Apan-Calpulalpan Km.8,
Col.Chimalpa, 43920 Apan, Hgo.
“Amor, Orden y Progreso”
Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico del Estado de Hidalgo, Edificio de la Dirección de Laboratorios, Clínicas y Talleres, Piso 1, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Ciudad del Conocimiento, Carretera Pachuca-
Tulancingo km. 4.5, Mineral de la Reforma, Hidalgo, México, C.P. 42184 Tel: 01 (771) 71 720 00 Ext. 2296 E-mail: [email protected]
Resumen
Se realizó el estudio teórico a primeros principios para nanoalambres de SrZrO3 en las direcciones de crecimiento 100 y 110. En la primera parte del estudio se optimizaron los parámetros para un pseu-dopotencial Perdew-Burke-Erszerhof (PBE) de tipo ultrasuave en el código de SIESTA sustentado en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). En la primera parte del estudio, mediante una serie de cálculos autoconsistentes variando la función de onda de prueba y el número de puntos de alta simetría en una malla Monkhorst-Pack. En la segunda parte se optimizó la estructura alterando el parámetro de red para las nanoestructuras, mediante cálculos de relajamiento en el cual se ajustan las posiciones atómicas al parámetro de red para la determinación de la estructura de mínima energía (más esta-ble), permitiendo obtener la estructura de bandas y densidad de estados electrónicos para conocer el comportamiento electrónico de los sistemas nanoestructurados y la diferencia con los sistemas estu-diados en bulto y confinando su crecimiento en dos direcciones.
Palabras clave: Pseudopotenciales, DFT, Siesta, nanoalambres.
Realizar la optimización de nanoalambres de SrZrO3 en código siesta
sustentado en la teoría del funcional de la densidad.
Metodología
Introducción Resultados
Conclusión
El comportamiento de ambos sistemas confinados paso de ser un material semiconductor a poseer un comportamiento conductor debido a que la transición entre bandas demostrada en la estructura de bandas pasa de a través de la energía de Fermi, así mismo la densidad de estados electrónicos permite corroborar este comportamiento, así mismo proporciona información numérica sobre la disponibilidad de los estados en cada nivel de energía, un valor alto en la densidad de estados representa un número alto de esta-dos disponibles a cierto valor de energía, por esto si no hay estados disponibles para la ocupación como en el caso del bandgap, el valor de los estados será cero.
Figura 4. Gráfica de estructura de bandas y densidad de estados para nanoalambres de SrZrO3 dirección 100 a diferentes mallas
Referencias
[1] Arteaga-Varela, M. Optimización estructural de la perovskita de zirconato de estroncio : un estudio a primeros principios. 2019, 7, 88–92.
[2] Soukoulis, C.M.; Wegener, M. Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials. Nat. Photonics
2011, 5, 523–530.
[3] Mete, E.; Shaltaf, R.; Ellialtıoğlu Electronic and structural properties of a 4d perovskite: Cubic phase of SrZrO3. Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater.
Phys. 2003, 68, 3–6.
[4] Veselago, V.G. THE ELECTRODYNAMICS OF SUBSTANCES WITH SIMULTANEOUSLY NEGATIVE VALUES OF epsilon AND μ. Sov. Phys. Uspekhi
2005, 10, 509–514.
[5] Nazir, G.; Ahmad, A.; Khan, M.F.; Tariq, S. Putting DFT to the trial: First principles pressure dependent analysis on optical properties of cubic perovskite
SrZrO3. Comput. Condens. Matter 2015, 4, 32–39.
Objetivo
[1] [2]
[3]
[4]
[5]
3.90 3.95 4.00 4.05 4.10
-2900.72
-2900.70
-2900.68
-2900.66
-2900.64
-2900.62
-2900.60
-2900.58
-2900.56
-2900.54
-2900.52
-2900.50
Energ
ía (
eV
)
Parametro de red (Å)
Energía
Optimización Nanoalambre crecido en dirección 100
3.98 4.00 4.02 4.04 4.06 4.08 4.10 4.12
-2900.72
-2900.70
-2900.68
-2900.66
-2900.64
-2900.62
En
erg
ía (
eV
)
Parametro de red (Å)
Energía
Parámetro del eje de crecimiento obtenido para al sistema de mínima energía.
Figura 1. Optimización sistema confinado en dirección de crecimiento 100
5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8
-5634.3
-5634.2
-5634.1
-5634.0
-5633.9
-5633.8
En
erg
ía (
eV
)
Parametro de red (Å)
Energía
Optimización Nanoalambre crecido en dirección 110
5.48 5.50 5.52 5.54 5.56 5.58 5.60
-5634.30
-5634.28
-5634.26
-5634.24
-5634.22
-5634.20
-5634.18
-5634.16
-5634.14
Energ
ía (
eV
)
Parametro de red (Å)
Energía
Figura 2. Optimización sistema confinado en dirección de crecimiento 110
Nanoalambre 100 Nanoalambre 110
Figura 3. Nanoalambres de SrZrO3 por XcrySDen
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
Estructura de bandas
Energ
ía (
eV
)
EF
g gX DOS
Nanoalambre 100
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
15 Estructura de bandas
En
erg
ía (
eV
)
g gX DOS
EF
Figura 5. Gráfica de estructura de bandas y densidad de estados para nanoalambres de SrZrO3 dirección 110 a diferentes mallas
Nanoalambre 110
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
15 Estructura de bandas
Energ
ía (
eV
)
g gX
EF
DOS
-9
-6
-3
0
3
6
9
12
Energ
ía (
eV
)
Estructura de bandas
g gX DOS
EF