Estudio teórico de las propiedades estructurales, electrónicas y ópticas de la ferrita de gadolinio en fase cúbica.

Brayan Oswaldo  Sosa Rosas; Miguel Arteaga Varela; Ariadna  Sánchez Castillo; María Isabel  Reyes Valderrama; Mónica Araceli  Camacho González; Ventura Rodriguez Lugo

doi:10.29057/aactm.v8i8.7684

Brayan Oswaldo Sosa Rosas Technological University of Tecamac https://orcid.org/0000-0002-5186-4226
Miguel Arteaga Varela Autonomous University of Hidalgo State https://orcid.org/0000-0003-1359-8083
Ariadna Sánchez Castillo Autonomous University of Hidalgo State https://orcid.org/0000-0001-6564-9837
María Isabel Reyes Valderrama Autonomous University of Hidalgo State https://orcid.org/0000-0002-1912-7998
Mónica Araceli Camacho González Technological University of Tecamac https://orcid.org/0000-0001-5890-6313
Ventura Rodriguez Lugo Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo https://orcid.org/0000-0001-8767-032X

DOI: https://doi.org/10.29057/aactm.v8i8.7684

Keywords: perovskite, GdFeO3, DFT, pseudopotential, band structure, states density, dielectric tensor

Abstract

In the present work, a theoretical study of the structural, electronic and optical properties was carried out for gadolinium ferrite perovskite (GdFeO₃) with cubic structure, obtained through ab-initio calculations based on the Functional Density Theory implemented in the SIESTA Code. Norm-preserving Troullier-Martin pseudopotentials with Perdew, Burke and Ernzerhof (PBE) correlation and exchange parameterizations (PBE) within the generalized gradient approximation (GGA) and Ceperley and Alder within the local density approximation (LDA) were used. The lattice parameter calculated with these approximations is a₀ = 3.841 Å and a₀= 3.701 Å using the approximation of GGA and LDA, respectively. On the other hand, the calculation of Band Structure and State Density was carried out, finding that the material has a metallic behavior. Finally, the imaginary part of the dielectric function shows a significant absorption peak at an energy of 0.409 eV for GGA and 0.267 eV for LDA in the infrared range belonging to the vibrational modes of the system.

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Author Biography

Ventura Rodriguez Lugo, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo

El Dr. Ventura Rodríguez Lugo, nació en el Ciudad de México el 1^o de diciembre de 1965, el título de Físico en la Facultad de Ciencias, UNAM, 1992; el grado de Maestro en Ciencias (Física) en la Facultad de Ciencias, UNAM en 1995 y el Doctorado en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro en el 2001, desde 1991 ha sido profesor de asignatura en diferentes Instituciones, entre las que se encuentra la Universidad Autónoma de México ( Facultad de Ciencias, Facultad de Química), Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Universidad Iberoamericana, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, en donde actualmente es Profesor Investigador Titular C, Investigador del Área Académica de Ciencias de la Tierra y Materiales del Instituto de Ciencias Básicas e Ingeniería; ingreso como candidato del Sistema Nacional de Investigadores en 1999 y actualmente es nivel II.

El Dr. Rodríguez es un investigador que ha dirigido proyectos de investigación de Frontera y con una productividad académica muy extensa y variada que incluye la investigación, la divulgación y la innovación.

Relativo a acciones de docencia el Dr. Rodríguez ha dirigido 94 tesis de Licenciatura, 11 de maestría, 5 de doctorado y actualmente está dirigiendo 16 tesis: 7 de Doctorado, 2 de Maestría y 9 de licenciatura.

La obra y contribuciones del Dr. Rodríguez le ha permitido generar la siguiente producción científica: ha participado en 32 proyectos de investigación dentro del ININ y la BUAP, y la UAEH, principalmente relacionados con la síntesis y caracterización de materiales por diferentes técnicas, teniendo la responsabilidad de varios de ellos. 70 Artículos publicados en revistas JCR, Internacionales e indexadas, 16 artículos en revistas indexadas, 13 Artículos en revistas nacionales 975 citas, 36 trabajos en extenso, 25 capítulos en libros, 7 Libros Editados, 2 libro publicado, 790 trabajos presentados en diferentes foros nacionales e internacionales, 25 Informes técnicos Científicos y más de 50 informes técnicos a la Industria; 75 conferencias impartidas en investigación divulgación y vinculación, exmiembro del Padrón de Investigadores de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Participación en más de 190 proyectos con el sector productivo, obteniendo el premio Nacional de Vinculación en la modalidad Universidad empresa 2007 y el premio Estatal de vinculación el Estado de Puebla 2008, Vicepresidente y presidente de la Academia Mexicana de Ciencia de Materiales 2001-2002 y 2002-2004 respectivamente, Vocal Física Industria de la Sociedad Mexicana de Física 2002-2003 Secretario en la Sociedad Mexicana de Microscopía 2008-2009, Miembro Destacado del “Grupo de Trabajo del Área III- Materiales Avanzados” en el Foro Consultivo Científico y Tecnológico, asesor de la comisión de Ciencia, Tecnología e Innovación de LXIV Legislatura de la cámara de diputados, durante el 2017 conformo el cuerpo académico de Materiales Avanzados, y en el mismo año lo consolido, siendo actualmente el líder de dicho cuerpo académico.

El Dr. Rodríguez a ha sido un impulsor de la vinculación con el sector productivo desarrollando diversos proyectos de Innovación y en las cuales ha desarrollado soluciones para cada problemática identificada.

References

Blanco, M., Fuertes, V., & Carbonio, R. (2015). Hablemos de Perovskitas. Bitácora Digital, 2(6), 1–8.

Blasco, J., Stankiewicz, J., & García, J. (2006). Phase segregation in the Gd1-xSrxFeO 3-δ series. Journal of Solid State Chemistry, 179(3), 898–908. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.12.023

Geller, S. (1956). Crystal structure of gadolinium orthoferrite, GdFeO3. The Journal of Chemical Physics, 24(6), 2–4. https://doi.org/10.1063/1.1742746

Henao, S. M. (2010). NANOTECNOLOGIA. Journal de Ciencia e Ingeniería, 02(1), 1–8.

Jain, A., Ong, S. P., Hautier, G., Chen, W., Richards, W. D., Dacek, S., Cholia, S., Gunter, D., Skinner, D., Ceder, G., & Persson, K. A. (2013). Commentary: The materials project: A materials genome approach to accelerating materials innovation. APL Materials, 1(1). https://doi.org/10.1063/1.4812323

Li, Q., & Li, J. (2020). Tunable double resonance with negative permittivity and permeability in GdFeO3 material by sintering temperature. Journal of Alloys and Compounds, 817, 152778. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152778

Ludueña, M. (2017). Modelado y simulación computacional de nanopartículas metálicas y su interacción con moléculas orgánicas.

Ludwig, P., & Kessler, D. (2016). Reactividad y propiedades catalíticas de partículas subnanométricas de Pt y FePt: Un estudio basado en la teoría de la funcional de la densidad. Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C.

Marchesin, F. (2017). Ab-Initio Theoretical Study of Electronic Excitations and Optical Properties in Nanostructures. Universidad del País Vasco.

Ordejón, P. (2000). Linear scaling ab initio calculations in nanoscale materials with SIESTA. Physica Status Solidi (B) Basic Research, 217(1), 335–356. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3951(200001)217:1<335::AID-PSSB335>3.3.CO;2-Q

Paul, P., Ghosh, P. S., Rajarajan, A. K., Babu, P. D., & Rao, T. V. C. (2021). Ground state spin structure of GdFeO3: A computational and experimental study. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 518, 1–18. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.167407

Pliego, O. H., Rodríguez, C. S., & Contini, L. (2006). Influencia de las terminologías de la teoría de bandas sobre la aparición de desconceptos referidos a las propiedades de los metales. Facultad de Ciencias Exactas.

Rodríguez Moré, Z. O., Lobato Morales, H., Chávez Pérez, R. A., & Medina Monroy, J. L. (2016). Estudio de la permitividad dieléctrica compleja en ron y sus mezclas con metanol, etanol y agua a frecuencia de microondas usando prueba coaxial. Congreso Internacional de Telecomunicaciones y Telemática, 1–18.

Sanjay, M., Shen, H., Lecerf, N., & Kjekshus, A. (2002). Nanocrystalline Orthoferrite GdFeO3 from a Novel Heterobimetallic Precursor. Advanced Materials, 19, 1–5.

Zhu, X. H., Xiao, X. B., Chen, X. R., & Liu, B. G. (2017a). Electronic structure, magnetism and optical properties of orthorhombic GdFeO3 from first principles. RSC Advances, 7(7), 4054–4061. https://doi.org/10.1039/c6ra25259a

Zhu, X. H., Xiao, X. B., Chen, X. R., & Liu, B. G. (2017b). Electronic structure, magnetism and optical properties of orthorhombic GdFeO3 from first principles. RSC Advances, 7(7), 4054–4061. https://doi.org/10.1039/c6ra25259a