Propriedades estruturais e optoeletrônicas dos compostos SrSnO3, SrxBa1-xSnO3 e BaSnO3

Edvan Moreira

Apresentamos neste trabalho um estudo das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas, em temperatura ambiente dos cristais de SrSnO3, SrxBa1xSnO3 (x = 0:2; 0:4; 0:6; 0:8) e BaSnO3, todos eles membros da classe das perovskitas do tipo estanatos terrosos, ASnO3. O nosso modelo teórico foi baseado na teoria do funcional da densidade (DFT) considerando as aproximações da densidade local e do gradiente generalizado, LDA-CAPZ e GGA-PBE (OPIUM), respectivamente. Para o SrSnO3 ortorômbico, foram calculadas a estrutura de bandas eletrônica, densidade de estados, função dielétrica complexa, absorção óptica e os espectros infravermelho e Raman. Os parâmetros de rede calculados estão próximos dos resultados experimentais, e um band gap indireto E(S !)=1.97 eV (2.27 eV) foi obtido dentro do nível GGA (LDA) de cálculo. As massas efetivas dos buraco e dos elétrons foram estimadas, sendo elas muito anisotrópicas em comparação com os resultados similares para o CaSnO3 ortorômbico. Além disso, nossos resultados mostram que a função dielétrica complexa e a absorção óptica do SrSnO3 são sensíveis ao plano de polarização da luz incidente. O espectro infravermelho entre 100{600 cm1 foi obtido, com seus principais picos sendo assinalados, e uma boa concordância dos resultados experimentais e teóricos do espectro Raman do SrSnO3 ortorômbico foram alcançados. Para a série SrxBa1xSnO3, as propriedades eletrônicas foram investigadas. O Sr0:2Ba0:8 SnO3 cúbico possui um band gap indireto, enquanto o Sr0:4Ba0:6SnO3 tetragonal, os ortorômbicos Sr0:6Ba0:4SnO3 e Sr0:8Ba0:2SnO3 exibem um band gap direto. O band gap eletrônico mìnimo de Kohn-Sham oscila de 2.62 eV (Sr0:4Ba0:6SnO3 tetragonal, LDA) até 1.52 eV (Sr0:6Ba0:4SnO3 ortorômbico, LDA). As massas efetivas de buracos e de elétrons foram estimadas, sendo anisotrópicas nas séries. vi Para o BaSnO3 cúbico, foram calculadas a estrutura de bandas eletrônica, densidade de estados, função dielétrica e absorção óptica, bem como o espectro infravermelho de absorção após computar os modos de vibração do cristal em q = 0. A permissividade óptica dielétrica e as polarizabilidades em ! = 0 e ! = 1 foram obtidas. Um band gap indireto E(R !) de 1.01 eV e 0.74 eV foi obtido com o LDA-CAPZ e o GGA-PBE, respectivamente, que é menor que o dado experimental (3.1 e V). As massas efetivas de buraco e de elétron foram estimadas através de um ajuste parabólico ao longo de diferentes direções no máximo da banda de valência e no mínimo da banda de condução, sendo muito isotrópico para elétrons e anisotrópico para buracos, permitindo-nos sugerir que o BaSnO3 cúbico de gap indireto é um semicondutor com potencial para aplicações optoeletrônicas. As propriedades ópticas revelaram um grau de isotropia para o cristal com respeito aos diferentes planos de polarização de luz incidente. O espectro infravermelho entre 100{600 cm 1 foi obtido, com seus principais picos sendo assinalados

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