Estudo de dopagem no Fosforeto de Carbono bidimensional (2D) e interações com moléculas

dc.contributor.advisor1Scopel, Wanderla Luis
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000220918121
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1465127043013658
dc.contributor.authorSpalenza, Pedro Elias Priori
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000314764645
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7527588660443784
dc.contributor.referee1Freitas, Jair Carlos Checon de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000244742474
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3074997830683878
dc.contributor.referee2Sousa, José Eduardo Padilha de
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4299-2808
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/2426906242843765
dc.date.accessioned2024-05-30T00:53:31Z
dc.date.available2024-05-30T00:53:31Z
dc.date.issued2022-07-14
dc.description.abstractThe wide variety of impressive physical and chemical properties of two­dimensional (2D) materials, along with the possibility of modifying the electronic properties of these materials, such as applying pressure, external field or doping, opens up a huge range of possible applications. In this sense, finding nanodevices capable of detecting and distinguishing gas molecules through electrical identification is a major challenge for researchers. This work explores the electronic and transport properties of CarbonPhosphide (CP), doped and pristine, through a combination of Density Functional Theory ( DFT) and Non­Equilibrium Green’s Functions (NEGF). Initially we studied the substitutional doping on γ­CP (semimetallic) for the following situations: (i) substitution of atoms of carbon by boron and nitrogen atoms, and (ii) substitution of atoms of phosphorus by silicon and sulfur atoms. The formation of the B­doped γ­CP (γ­CP­B) is ruled by an exothermic process and the doping leads to an increase in the number of bands crossing the Fermi level, contributing to increment the number of transmission channels, when compared to the pristine one. Furthermore, we conducted, a systematically investigation of the interaction between CO, CO2, NO and NH3 molecules and the surface γ­CP­B. The results showed that there is a modulation on the transmission for each target molecule adsorbed on the surface of B­doped γ­CP, being possible to distinguish between each one by material’s conductance. These results poses the γCP­B as a promising candidate to be used as a gas sensor, with high sensitivity and ability to select among the group of target molecules.
dc.description.resumoA ampla variedade de propriedades físicas e químicas impressionantes dos materiais bidimensionais (2D), juntamente com a possibilidade de se modificar as propriedades eletrônicas destes materiais, como por exemplo aplicando pressão, campo externo ou dopando, abre um vasto leque de possíveis aplicações. Nesse sentido, encontrar nanodispositivos capazes de detectar e distinguir moléculas gasosas via identificação elétrica é um grande desafio para pesquisadores. Neste trabalho investigou­se as propriedades eletrônicas e de transporte do Fosforeto de Carbono (Carbon­Phosphide) prístino e dopado, a partir da combinação da Teoria do Funcional Densidade (DFT) e Funções de Green Fora do Equilíbrio (NEGF). Inicialmente, foi estudada a dopagem substitucional na fase γ­CP (semimetálico) para as seguintes condições:(i) substituição de átomos de Carbono por átomos de Boro e Nitrogênio, e (ii) substituição de átomos de Fósforo por Silício e Enxofre. O processo de formação do γ­CP dopado com B (γ­CP­B) é exotérmico e a dopagem leva a um incremento no número de bandas cruzando o nível de Fermi, contribuindo para o aumento no número de canais de transmissão, quando em comparação com o sistema prístino. Além disso, estudou­se de forma sistemática a interação das moléculas de CO, CO2, NO e NH3 com superfície do γ­CP dopado com B. Os resultados mostraram que existe uma modulação na transmissão para cada molécula adsorvida na superfície γ­CP com dopagem de Boro, sendo possível distinguir entre elas pela condutância do material. Estes resultados colocam o γ­CP­B como um material promissor para ser utilizado como sensor de gases, com alta sensibilidade e capacidade de seleção entre o grupo de moléculas alvo.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16023
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Física
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Exatas
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
dc.rightsopen access
dc.subjectFosfeto de Carbono
dc.subjectTransporte-­eletrônico
dc.subjectDopagem
dc.subjectDetectorgases
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqFísica
dc.titleEstudo de dopagem no Fosforeto de Carbono bidimensional (2D) e interações com moléculas
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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