Determination of the mechanical, thermal, transport, electronic and optoelectronics properties of AMoO4 (A=Ca, Sr, Ba, Pb), with and without oxygen vacancy, by ab-initio calculations
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Ghosh, Angsula
Galiceanu, Mircea Daniel
Muniz, Edvani Curti
Freitas Sobrinho, Renato Garcia de
Galiceanu, Mircea Daniel
Muniz, Edvani Curti
Freitas Sobrinho, Renato Garcia de
Pós-Graduação
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Universidade Federal do Amazonas
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Resumo
Molybdates of the form AMoO 4 (A = Ca, Sr, Ba, Pb) are widely studied materials due
to their photo-luminescence properties. In the present doctoral thesis, we analyze the effect of
oxygen vacancies through density functional density (DFT) in these scheelite-type materials,
aiming primarily at the possible ferromagnetism induced due to this kind of defect. The spin-
polarized band structure spectrum shows the appearance of narrow bands within the band gap
for the spin-up channel. In BaMoO 4 -V O × , SrMoO 4 -V O × , and PbMoO 4 -V O × a resultant magnetic
moment of 2µ B per cell is observed due to, the electrons once bonded with O being trapped
by the 4d states in trigonal cluster MoO 3 , while in CaMoO 4 -V O × , the oxygen vacancy distort
the lattice, so that crystal field splitting results in a low spin case with the resultant magnetic
moment of 0.15µ B per cell. This study also provides a valuable tool for lowering the band
gap in these materials, since the wide band gap has been recognized as a challenging factor for
infrared and visible light photocatalysis performance. We calculated the mechanical properties
from elastic constants such as bulk, shear, and Young modulus. In addition, Vicker’s hardness
indicates that oxygen vacancy increases the hardness of these materials. For thermoelectric
properties, the electrical conductivity is addressed to the n-type carrier and, allied with the low
thermal conductivity (lattice + electronic) provided by phonon scattering, results in a high figure
of merit for all defective scheelites.
Abstract
Molibdatos da forma AMoO 4 (A = Ca, Sr, Ba, Pb) são materiais amplamente estudados
devido a suas propriedades de fotoluminescência. Na presente tese de doutorado, pretende-
mos analisar o efeito de vacâncias de oxigênio através da teoria do funcional densidade (DFT)
nestes materiais do tipo scheelita, visando principalmente o possível ferromagnetismo induzido
devido a este tipo de defeito. O espectro da estrutura de bandas spin-polarizada mostra o apa-
recimento de bandas estreitas dentro do gap do material para o canal spin-up. Foi observado
no BaMoO 4 -V O × , SrMoO 4 -V O × , e PbMoO 4 -V O × um momento magnético resultante de 2µ B por
célula, devido aos elétrons uma vez ligados ao O sendo presos pelos estados 4d no aglomerado
trigonal MoO 3 , enquanto no CaMoO 4 -V O × , a vacância de oxigênio distorce a rede, de modo que
o desdobramento do campo cristalino resulta em um caso de baixo spin com o campo magnético
resultante de momento magnético igual a 0, 15µ B por célula. Este estudo também fornece uma
ferramenta valiosa para diminuir o gap de energia nestes materiais, uma vez que o gap largo
tem sido reconhecido como um fator desafiador para o desempenho de fotocatálise em luz in-
fravermelha e visível. Calculamos as propriedades mecânicas, tais como o módulo de bulk, de
cisalhamento e de Young, por meio das constantes elásticas. Além disso, a dureza de Vicker
indica que a vacância de oxigênio aumenta a dureza desses materiais. Para as propriedades
termoelétricas, a condutividade elétrica é endereçada ao portador do tipo n e, aliada a baixa
condutividade térmica (rede + eletrônica) fornecida pelo espalhamento de fônons, resulta em
um valor alto da figura de mérito para todas as scheelitas defeituosas.
Descrição
Palavras-chave
Termo controlado
Ferromagnetismo; Matéria condensada
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS)
Citação
PECINATTO, Henrique.Determination of the mechanical, thermal, transport, electronic and optoelectronics properties of AMoO4 (A=Ca, Sr, Ba, Pb), with and without oxygen vacancy, by ab-initio calculations. 2023. 129 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2023.
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