Estudo sobre a dopagem de diferentes fases de Nb2O5 utilizando a Teoria do Funcional da Densidade.

Abstract

O Brasil é um dos maiores produtores de nióbio do mundo e a pesquisa com esse material torna- se muito importante para encontrar nichos para sua aplicação. O pentóxido de nióbio (Nb2O5)

contém grandes quantidades de nióbio. Este é um material semicondutor que possui diferentes fases. Existem pelo menos três polimorfos Nb2O5 importantes e sua cristalização depende se temos baixa(600 ◦C á 800◦C), média(800◦C á 950◦C) ou alta(acima de 1000◦C) temperatura. As fases em temperatura média são conhecidas como fase B e para temperatura alta temos a fase H. No processo de síntese desses materiais, é possível que existam átomos metálicos dopantes

como Co e Ni. Aqui, apresentamos um estudo utilizando a teoria do funcional da densidade so- bre a estrutura eletrônica e propriedades estruturais e energéticas das fases B e H dopadas com

átomos de cobalto e níquel. Nossos cálculos são baseados na teoria do funcional da densidade

como implementada no código SIESTA. Na primeira parte do estudo, discutimos as proprieda- des estruturais e energéticas das fases do Nb2O5 puras. Os resultados obtidos na primeira parte

estão de acordo com que já existe na literatura. A energia de formação das fases B e H dife- rem em apenas 0,2 eV e, de acordo com nossos cálculos, a fase B é a mais estável em T=0.

Também descobrimos que a lacuna de energia desses materiais é de aproximadamente 1,5 eV.

Para Nb2O5 / H e Nb2O5 / B dopado com átomos de cobalto, surgem estados de defeito loca- lizados próximos ao mínimo da banda de condução (CBM) e ao máximo da banda de valência

(VBM). Por outro lado, para dopagem com átomos de níquel, os estados de defeito surgem no meio do gap. Outro resultado foi obtido realizando cálculos com efeito de polarização do spin, indicando a componente de spin que participa da criação de estados, quando a nióbia é dopada.