Propiedades electrónicas y estructurales del oxnitruro tipo Perovskita SrTaO3−xNx desde primeros principios

Simple item page
dc.contributor.advisorGarcía Castro, Andrés Camilo
dc.contributor.authorGelves Badillo, Juan Sebastián
dc.contributor.evaluatorOspina Ospina, Rogelio
dc.contributor.evaluatorPáez González, Carlos José
dc.date.accessioned2022-06-08T11:14:32Z
dc.date.available2022-06-08T11:14:32Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLos oxinitruros con estructura perovskita y de fórmula ABO3−xNx son una familia de materiales con múltiples aplicaciones tecnológicas. En la fase de alta simetría, su estructura cristalina es cúbica con grupo de simetría Pm3m, los cationes A y B se ubican en las esquinas y en el centro del cubo, respectivamente, mientras que los aniones se sitúan en las caras del mismo. La diferencia de electronegatividad, polarizabilidad, radio iónico y grado de oxidación entre O y N, así como el ordenamiento aniónico de estos dos en la celda unitaria, son características muy importantes para la aparición de fases exóticas de la materia dadas por el rompimiento de simetría espacial y temporal. De hecho, la distribución de los sitios aniónicos dentro de la estructura es clave para el diseño de las propiedades deseadas en este tipo de oxinitruros; existen cuatro tipo de clasificaciones de distribución aniónica diferentes convencionalmente llamadas cis, trans, mer y fac. En este proyecto de investigación analizamos cómo afecta el contenido de nitrógeno a la estructura iónica, electrónica y magnética del oxinitruro tipo perovskita SrTaO3−xNx. Partimos de considerar todas las diferentes formas posibles en las cuales los aniónes de O y N se pueden organizar dentro de la celda. Después, a partir de la metodología de desorden por ocupación de sitio, logramos reducir el espacio configuracional a únicamente aquellas estructuras independientes e inequivalentes por simetría. Posteriormente, realizamos cálculos de primeros principios enmarcados en la Teoría Funcional de la Densidad (DFT). Específicamente, llevamos a cabo cálculos de relajación estructural y autoconsistentes para optimizar la estructura iónica y electrónica. Encontramos que al reemplazar oxígeno por nitrógeno dentro la estructura, esta se comprime y sus propiedades eléctricas y magnéticas evolucionan de conductor a aislante y de magnético a no magnético, respectivamente. Entendimos que estos resultados estan directamente correlacionados con el estado electrónico adicional que el nitrógeno puede recibir y/o compartir con el tántalo. Adicionalmente, por medio del análisis de la densidad de estados, demostramos la naturaleza mixta iónica-covalente de los enlaces presentes en estos oxinitruros.
dc.description.abstractenglishThe perovskite ABO3−xNx oxynitrides are a family of materials with multiple technological applications. In the high symmetry phase, their crystalline structure is cubic with space group Pm3m. The A and B cations are located in the corners and center of the cube, respectively. On the other hand, the anions are located on the face of the cube. The difference in electronegativiy, polarizability, ionic radii and oxidation level between O and N, as well as the anionic ordering within the unit cell, are very important features for the appearance of new exotic phases given by spatial and time breaking symmetry. In fact, the distribution of the anionic sites within the cell is a key feature for the design of any desire properties in this oxynitrides. There are four main classification for the anionic ordering, namely cis, trans, mer y fac. In this research project we analyzed how does the nitrogen content affects the ionic, electronic and magnetic structure of the perovkiste SrTaO3−xNx oxynitrides. We started off by considering all the different possibilities in which the O and N anions can reorganize within the unit cell. Afterwards, we used the site occupancy disorder method to reduce the dimension of the configurational space up to only the symmetry independent and inequivalent structures. Subsequently, we performed first principles calculations within the Density Functional Theory framework. Specifically, we carried out structural relaxation and self-consistent calculations. We found that replacing oxygen by nitrogen in the structure, the cell compress itself and the electronic and magnetic properties evolve from a conductor to an insulator and from a magnetic to a non magnetic material, respectively. We understood that this behavior is highly correlated to the extra electronic state that the nitrogen can receive or share with the tantalum, in comparison with the oxygen. We further confirmed by the density of states analysis, that the bonds within this materials have a mixed ionic-covalent nature.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameFísico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/11016
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectOxinitruros
dc.subjectPerovskita
dc.subjectFerroeléctricos
dc.subjectFotocatálisis
dc.subjectDFT
dc.subject.keywordOxynitrides
dc.subject.keywordPerovskite
dc.subject.keywordFerroelectrics
dc.subject.keywordPhotocatalisis
dc.subject.keywordDFT
dc.titlePropiedades electrónicas y estructurales del oxnitruro tipo Perovskita SrTaO3−xNx desde primeros principios
dc.title.englishElectronic and structural properties of the oxinitride Perovskite SrTaO3−xNx from first principles
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
dspace.entity.type
Files
Original bundle
Now showing 1 - 3 of 3
No Thumbnail Available
Name:
183399_licence.pdf
Size:
68.49 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
183399_nota.pdf
Size:
308.57 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Thumbnail Image
Name:
183399_trabajo.pdf
Size:
51.71 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
Collections
Física