Estudo das propriedades eletrônicas e aplicações de bicamadas de C3N

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Cardinot, Renata Alves
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
• Palavras-chave em Português: Nitreto de carbono bidimensional (C3N); Teoria do funcional da densidade; Tight-binding Hückel estendido; Propriedades eletrônicas; Polímeros condutores; Matéria condensada; Física do estado sólido; Tight-binding Slater-Koster; Two-dimensional carbon nitride (C3N); Density functional theory; Tight-binding extended Hückel; Electronic properties; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTADOS ELETRONICOS
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22961

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.