Optimización estructural de la Perovskita de Zirconato de estroncio: un estudio a primeros principios
DOI:
https://doi.org/10.29057/icbi.v7iEspecial-2.4939Palabras clave:
Perovskita, Pseudopotencial, DFTResumen
En el presente trabajo se realizó un estudio teórico a primeros principios de la estructura de zirconato de estroncio (SrZrO3) tipo perovskita, que cristaliza en una celda cúbica con 5 átomos, específicamente 1 átomo de Sr distribuido en los vértices, 3 átomos de O en las caras y 1 átomo de Zr en el centro. En la primera parte del estudio, se llevó a cabo la optimización de parámetros para un pseudopotencial Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) de tipo ultrasuave en el código de Quantum Espresso® que se sustenta en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT por sus siglas en inglés). Particularmente, se realizaron una serie de cálculos de tipo autoconsistente variando el tamaño de la función de onda y el número de puntos de alta simetría definidos mediante una red Monkhorst-Pack. Posteriormente, se llevó a cabo una optimización estructural variando posiciones atómicas y el parámetro de red de la estructura de SrZrO3; se obtuvieron la gráfica de bandas y la densidad de estados electrónica para una ruta Γ-X-R-M-Γ. Los resultados obtenidos permiten mostrar mediante el parámetro de red que a partir de simulaciones moleculares a primeros principios se pueden obtener propiedades estructurales con una precisión de 98.4%.
Descargas
Información de Publicación
Perfiles de revisores N/D
Declaraciones del autor
Indexado en
- Sociedad académica
- N/D
Citas
Carvajal, M. A. (2017). Tesis Implementación de la funcional de intercambio exacto con la aproximación de KLI en el Quantum Espresso. Tesis Carrera de Maestría en Física. Universidad Nacional de Cuyo Argentina.
David j. Griffths. (2004). Introduction to quantum mechanics. (R. Henderson, Ed.) (Hall, Pret). New Jersey: Introduction to quantum mechanics.
Évarestov, R. A. (2005). Calculations of the Electronic Structure of Crystalline SrZrO3 in the Framework of the Density-Functional Theory in the LCAO Approximation. Physics of the Solid State, 47(12), 2248–2256. https://doi.org/10.1134/1.2142886
Galicka-Fau, K., Legros, C., Andrieux, M., Herbst-Ghysel, M., Gallet, I., Condat, M., … Servet, B. (2008). Thickness determination of SrZrO3 thin films using both X-ray reflectometry and SIMS techniques. Thin Solid Films, 516(22), 7967–7973. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2008.04.005
Giannozzi, P., Baroni, S., Bonini, N., Calandra, M., Car, R., Cavazzoni, C., … Wentzcovitch, R. M. (2009). QUANTUM ESPRESSO: A modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal of Physics Condensed Matter, 21(39), 20. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502
González Olaya, W. L. (2013). Uso de la teoria del funcional densidad (DFT) en la caracterizacion estructural y electronica de la perovskita triple Sr3CoSb2O9 sintetizada en el laboratorio. Universidad Nacional de Colombia.
Hafner, J., & Wolverton, C. (2006). Toward Computational Materials Design : The Impact of Density Functional Theorry on Materials Research. Mrs Bulletin, 31(September), 659–668.
Hohenberg, P., & W. Kohn. (1964). Inhomogeneous Electron Gas. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 136(3B), B864–B871. https://doi.org/10.1007/BF01198136
Kittel, C. (2003). Introducción a la Física del Estado Sólido. (S. . 1997 -Editorial Reverté, Ed.) (3ra Edició). Barcelona-Bogotá-Buenos Aires-Caracas-México.
Kohn, W., & Sham, L. J. (1965). Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects. Physical Review A, 140(4A), A1133–A1138. https://doi.org/10.1046/j.1365-4362.2002.01376.x
Kokalj, A. (1999). XCrySDen-a new program for displaying crystalline structures and electron densities. Journal of Molecular Graphics and Modelling, 17(3–4), 176–179. https://doi.org/10.1016/S1093-3263(99)00028-5
Lin, C.-Y., Lin, M.-H., Wu, M.-C., Lin, C.-H., & Tseng, T.-Y. (2008). Improvement of Resistive Switching Characteristics in SrZrO3 Thin Films With Embedded Cr Layer. Ieee Electron Device Letters, 29(10), 1108–1111. https://doi.org/10.1109/led.2008.2002879
Martínez Velásquez, N. Y., & Rodríguez Martínez, J. A. (2018). Propiedades electrónicas y estructurales del Ga1-xCrxAs. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 42(162), 26–31. https://doi.org/10.18257/raccefyn.516
Mete, E., Shaltaf, R., & Ellialtıoğlu. (2003). Electronic and structural properties of a 4d perovskite: Cubic phase of SrZrO3. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 68(11), 3–6. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.68.035119
Monkhorst, H. J., & Pack, J. D. (1976). Theoretical study on the low-lying excited states of the phosphorus monoiodide (PI) including the spin-orbit coupling. Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics, 13(12), 5188–5192. https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2015.09.006
Nazir, G., Ahmad, A., Khan, M. F., & Tariq, S. (2015). Putting DFT to the trial: First principles pressure dependent analysis on optical properties of cubic perovskite SrZrO3. Computational Condensed Matter, 4, 32–39. https://doi.org/10.1016/j.cocom.2015.07.002
Perdew, J. P., Burke, K., & Ernzerhof, M. (1996). Generalized Gradient Approximation Made Simple. Physical Review Letters, 77(18), 3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
Perdew, J. P., Ruzsinszky, A., Tao, J., Staroverov, V. N., Scuseria, G. E., & Csonka, G. I. (2005). Prescription for the design and selection of density functional approximations: More constraint satisfaction with fewer fits. Journal of Chemical Physics, 123(6), 062201-2-062201–062209. https://doi.org/10.1063/1.1904565
Sham, L. J., & Schlüter, M. (1983). Density-Functional Theory of the Energy Gay. Physical revierw letters, 51(20), 1888–1891.
Smith, A. J., & Welch, A. J. E. (1960). Some Mixed Metal Oxides of Perovskite Structure BY. Acta Cryst, 13(653), 2–5.
https://doi.org/10.1107/S0365110X60001540
Souptel, D., Behr, G., & Balbashov, A. M. (2002). SrZrO3 single crystal growth by floating zone technique with radiation heating. Journal of Crystal Growth, 236(4), 583–588. https://doi.org/10.1016/S0022-0248(01)02393-4
Terki, R., Feraoun, H., Bertrand, G., & Aourag, H. (2005). Full potential calculation of structural, elastic and electronic properties of BaZrO3 and SrZrO3. Physica Status Solidi (B) Basic Research, 242(5), 1054–1062. https://doi.org/10.1002/pssb.200402142
Vali, R. (2008a). Band structure and dielectric properties of orthorhombic SrZrO3. Solid State Communications, 145(9–10), 497–501. https://doi.org/10.1016/j.ssc.2007.12.009
Vali, R. (2008b). Lattice dynamics of cubic SrZrO3. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69(4), 876–879. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.09.022
Yu, T., Zhu, W. G., Chen, C. H., Chen, X. F., & Krishnan, R. G. (2004). Preparation and characterization of sol-gel derived CaZrO3 dielectric thin films for high-k applications. Physica B: Condensed Matter, 348(1–4), 440–445. https://doi.org/10.1016/j.physb.2004.01.147