Propiedades electrónicas y estructurales del oxnitruro tipo perovskita srtao3-xnx desde primeros principios

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dc.contributor.advisorGarcía Castro, Andrés Camilo
dc.contributor.authorGelves Badillo, Juan Sebastián
dc.date.accessioned2024-03-04T01:21:41Z
dc.date.available2021
dc.date.available2024-03-04T01:21:41Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLos oxinitruros con estructura perovskita y de fórmula ABOz_,¿N, son una familia de materiales conmúltiples aplicaciones tecnológicas. En la fase de alta simetría, su estructura cristalina es cúbica con grupo de simetríaPm3m, los cationes A y B se ubican en las esquinas y en el centro del cubo, respectivamente, mientras que los anionesse sitúan en las caras del mismo. La diferencia de electronegatividad, polarizabilidad, radio iónico y grado de oxidaciónentre O y N, así como el ordenamiento aniónico de estos dos en la celda unitaria, son características muy importantespara 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 eneste tipo de oxinitruros; existen cuatro tipo de clasificaciones de distribución aniónica diferentes convencionalmentellamadas cis, trans, mer y fac. En este proyecto de investigación analizamos cómo afecta el contenido de nitrógeno a la estructura iónica, electrónicay magnética del oxinitruro tipo perovskita SrTaO3_ ¿N,,. Partimos de considerar todas las diferentes formas posibles enlas cuales los aniónes de O y N se pueden organizar dentro de la celda. Después, a partir de la metodología de desordenpor ocupación de sitio, logramos reducir el espacio configuracional a únicamente aquellas estructuras independientese inequivalentes por simetría. Posteriormente, realizamos cálculos de primeros principios enmarcados en la TeoríaFuncional 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 dentrola estructura, esta se comprime y sus propiedades eléctricas y magnéticas evolucionan de conductor a aislante y demagnético a no magnético, respectivamente. Entendimos que estos resultados estan directamente correlacionados conel estado electrónico adicional que el nitrógeno puede recibir y/o compartir con el tántalo. Adicionalmente, por mediodel análisis de la densidad de estados, demostramos la naturaleza mixta iónica-covalente de los enlaces presentes enestos Oxinitruros.
dc.description.abstractenglishThe perovskite ABO3_,,N,, 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 cationsare located in the corners and center of the cube, respectively. On the other hand, the anions are located on the face ofthe cube. The difference in electronegativiy, polarizability, ionic radii and oxidation level between O and N, as well asthe anionic ordering within the unit cell, are very important features for the appearance of new exotic phases given byspatial and time breaking symmetry. In fact, the distribution of the anionic sites within the cell is a key feature for thedesign of any desire properties in this oxynitrides. There are four main classification for the anionic ordering, namelycis, trans, mer y fac. In this research project we analyzed how does the nitrogen content affects the ionic, electronic and magnetic structureof the perovkiste SrTaO3_,,N,, oxynitrides. We started off by considering all the different possibilities in which the Oand N anions can reorganize within the unit cell. Afterwards, we used the site occupancy disorder method to reduce thedimension 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 carriedout 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 froma magnetic to a non magnetic material, respectively. We understood that this behavior is highly correlated to the extraelectronic state that the nitrogen can receive or share with the tantalum, in comparison with the oxygen. We furtherconfirmed 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/20.500.14071/41911
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programFísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
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/4.0
dc.subjectOxinitruros
dc.subjectPerovskita
dc.subjectFerroeléctricos
dc.subjectFotocatálisis £ DFT.
dc.subject.keywordOxynitrides
dc.subject.keywordPerovskite
dc.subject.keywordFerroelectrics
dc.subject.keywordPhotocatalisis & DFT.
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_,,N,, From First Principles
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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