Ciência, saúde e esporte: conhecimento e acessibilidade
22 a 24 de outubro de 2013
Trabalho 1017
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Física teórica, experimental e de simulação |
| Setor | Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Não |
| Apoio financeiro | FAPEMIG, FUNARBE |
| Primeiro autor | Naiara dos Santos Castro |
| Orientador | FREDERICO GARCIA PINTO |
| Outros membros | JAIRO TRONTO, PABLO DAMASCENO BORGES |
| Título | Estudo teórico de propriedades físicas de super-redes de SnO2 dopadas com vanádio |
| Resumo | Os materiais termoelétricos são aqueles que podem converter diretamente calor em eletricidade, por isso têm despertado grande interesse científico. Os óxidos, como o SnO2, estão entre os materiais com propriedade termoelétrica. Algumas das principais características deste óxido são: i) cristalização do tipo rutila; ii) pertence a família dos Óxidos Condutores transparentes (TCO - transparent conducting oxides); iii) gap direto de 3,6 eV; iv) semicondutor do tipo-n v) estabilidade química para altas temperaturas. A propriedade termoelétrica de um material a uma dada temperatura T é avaliada a partir do valor da figura de mérito (Z), dada por ZT=σS2Tκ-1, onde σ, S, k representam respectivamente, condutividade elétrica, coeficiente Seebeck e condutividade térmica. Este trabalho apresenta o estudo teórico das propriedades estruturais, elétricas e termoelétricas de super-redes de SnO2 dopadas com vanádio nas concentrações ~4% e ~8%. Os resultados foram obtidos através de cálculos de primeiros princípios baseado na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), implementada no pacote computacional VASP (Vienna Ab initio Simulation Package). Os pseudopotenciais utilizados são do tipo PAW-PBE. Para o termo de troca-correlação foi utilizada a aproximação GGA (gradient generalized approximation). Para os critérios de convergência foram considerados energia de corte de 400 eV e forças residuais menores que 10 meV/Å. Para simular planos de impureza de V no cristal de SnO2 foi utilizada uma supercélula de 72 átomos, onde átomos de Sn foram substituídos por átomos de V, formando planos da impureza. Foram estudados quatro sistemas diferentes, considerando os efeitos do distanciamento entre os planos das impurezas de V no cristal de SnO2. Essas distâncias foram: i) sistema P1: 3,24 Å ii) sistema P2: 9,73 Å, iii) sistema P3: 16,24 Å, iv) sistema P4: 38,92 Å. As análises das estruturas de bandas e das densidades de estados para a concentração de ~4%, mostraram que o vanádio adiciona níveis d na região do gap, perturbando principalmente o fundo banda de condução e adicionando níveis acessíveis na direção cross-plane (caminho M-A na Zona de Brillouin tetragonal). Para a concentração de ~8%, as diferentes distâncias entre os planos de impureza mostram uma tendência de diminuição da repulsão entre os planos à medida que eles se distanciam (P1-P2-P3) e modificação no posicionamento dos níveis de energia disponíveis na região do gap. Nossos resultados indicam que a condutividade elétrica destes sistemas poderia ser ajustada variando a concentração e as distâncias entre os planos de impureza. Além disso, a condutividade térmica poderia ser diminuída com a redução dos efeitos vibracionais da rede, devido a presença dos planos de impurezas. Estes dois efeitos conjuntos contribuiriam para a melhora de ZT. Desta forma, nossos resultados sugerem que super-redes de SnO2 dopadas com planos de impurezas de vanádio são fortes candidatos para aplicações termoelétricas. |
| Palavras-chave | impureza, cálculo ab initio, super-redes de SnO2 |
| Forma de apresentação..... | Painel, Oral |