Estudio teórico del efecto del molibdeno en la estabilización de defectos cargados de circonia tetragonal

Abstract

Se estudió la formación de defectos sustitucionales e intersticiales de molibdeno diluidos en un cristal de circonia tetragonal (T-ZrO2) con cálculos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) ejecutados usando el método Projector Augmented Wave, implementado en el Vienna Ab initio Simulation Package (VASP). Mediante el análisis de cargas de Bader se concluyó que los estados de oxidación (OS) del Mo desde +6 a +2 en defectos sustitucionales, y desde +4 a +2 en intersticiales, alcanzan la localización electrónica alrededor del ion. Posteriormente se estudió la estructura electrónica de los defectos cargados sustitucionales que presentaban localización, analizando la densidad de estados (DOS) y distribución de carga. Se calculó el potencial químico del Mo a partir del estudio del MoO2, y se empleó para determinar las energías de formación de los defectos correspondientes a los OS que producen localización. Se concluyó que los defectos sustitucionales presentan una mayor estabilidad que los intersticiales. Adicionalmente, al comparar con defectos sustitucionales de Nb reportados en la literatura, se encontró que los defectos de Mo presentan una energía mínima menor. Sin embargo, la presencia de energías de formación de defectos intersticiales comparables con los sustitucionales, sugiere la posibilidad de encontrar defectos intersticiales con menor energía para otras especies químicas.