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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22961
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudo das propriedades eletrônicas e aplicações de bicamadas de C3N |
Título(s) alternativo(s): | Study of electronic properties and applications of C3N bilayers |
Autor: | Cardinot, Renata Alves |
Primeiro orientador: | Faria, Daiara Fernandes de |
Segundo orientador: | Amorim, Rodrigo Garcia |
Primeiro membro da banca: | Tedesco, Julio Cesar Guimarães |
Segundo membro da banca: | Moutinho, Marcus Vinícius de Oliveira |
Resumo: | Após a descoberta do grafeno e de suas propriedades ímpares, o desenvolvimento de novos materiais 2D, como o nitreto de carbono bidimensional cristalino (C3N), tomou grandes proporções. Caracterizado como um polímero de baixo custo e fácil síntese, o C3N tem atraído atenção acadêmica e industrial. Suas propriedades semicondutoras fazem do mesmo um candidato em potencial para aplicações em nanotecnologia como, por exemplo, nanotransistores e sensores. Este trabalho investigou as propriedades eletrônicas dos sistemas mono e bicamadas de C3N, sendo a última nos empilhamentos AA, AA′, AB, AB′ de C3N através de simulações computacionais utilizando os métodos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e tight-binding nas formulações de Slater-Koster (TB-SK) e Hückel Estendido (TB-HE). Os cálculos DFT mostraram que o C3N monocamada é um semicondutor com gap de banda indireto, enquanto as bicamadas AA e AA′ são metálicas, diferindo de resultados da literatura que usaram outro pseudopotencial. As estruturas AB e AB′ são semicondutoras, com controle do gap possível por campo elétrico, concordando com a literatura. Os resultados com os métodos TB-SK e TB-HE também apresentaram a natureza semicondutora da monocamada e bicamadas, com melhor concordância das bandas de valência em ambos os casos. A base sp3d5 melhorou a descrição das bandas de condução. No geral, os parâmetros ajustados com o método TB-HE para a monocamada mostraram boa transferibilidade para as bicamadas, sugerindo que ajustes específicos para as bicamadas podem aprimorar os resultados. Após as análises realizadas, o presente estudo demonstrou que o C3N é um potencial candidato em aplicações nanoeletrônicas, como por exemplo, transistores de efeito de campo, memórias flash e dispositivos optoeletrônicos. |
Abstract: | After the discovery of graphene and its unique properties, the development of new 2D materials, such as two-dimensional crystalline carbon nitride (C3N), has taken on great proportions. Characterized as a low-cost and easy-to-synthesize polymer, C3N has attracted academic and industrial attention. Its semiconductor properties make it a potential candidate for nanotechnology applications, such as nanotransistors and sensors. This work investigated the electronic properties of monolayer and bilayer systems of C3N, the latter in the AA, AA′, AB, AB′ stacks of C3N through computational simulations using Density Functional Theory (DFT) and tight-binding methods in the Slater-Koster (TB-SK) and Extended Hückel (TB-HE) formulations. DFT calculations showed that the monolayer C3N is a semiconductor with indirect band gap, while the bilayers AA and AA′ are metallic, differing from literature results that used another pseudopotential. The structures AB and AB′ are semiconductors, with band gap control possible by electric field, in agreement with the literature. After the analyses performed, the present study demonstrated that C3N is a potential candidate in nanoelectronic applications, such as field effect transistors, flash memories and optoelectronic devices. |
Palavras-chave: | Nitreto de carbono bidimensional (C3N) Teoria do funcional da densidade Tight-binding Slater-Koster Tight-binding Hückel estendido Propriedades eletrônicas Two-dimensional carbon nitride (C3N) Density functional theory Tight-binding extended Hückel Electronic properties Polímeros condutores Matéria condensada Física do estado sólido |
Área(s) do CNPq: | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional |
Citação: | CARDINOT, Renata Alves. Estudo das propriedades eletrônicas e aplicações de bicamadas de C3N. 2024. 78 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Instituto Politécnico, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2024. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22961 |
Data de defesa: | 19-Jul-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Modelagem Computacional |
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