Estudio de propiedades ópticas y electrónicas en perovskitas - Lizano Villalobos, Andrés Francisco 1994- (2019)
Este trabajo consintió en realizar una caracterización teórica de un grupo de perovskitas con tres tipos de estructuras distintas. Se prestó especial interés a sistemas con potencial en aplicaciones fotovoltaicas y de fotocatálisis. Mediante métodos mecano cuántico se obtuvieron las propiedades geométricas, electrónicas y ópticas de los materiales en cuestión. Los cálculos se realizaron utilizando Teoría del Funcional de Densidad (DFT, por sus siglas en inglés) optimizando el set de orbitales base para cada especie del sistema, con un tamaño máximo de doble ζ polarizado; utilizando PBE como funcional. Los cálculos respectivos se realizaron mediante el método e implementación ofrecida por la Iniciativa Española para Simulaciones Electrónica con Miles de Átomos (SIESTA, por sus siglas en inglés) tomando en cuenta la polarización de spines para configuraciones anti-ferromagnética según lo que estipula la teoría para estos sistemas; y sin tomar en cuenta efectos relativistas. Todos los cálculos se realizaron en el Laboratorio de Química Cuántica de la Universidad de Costa Rica. Los resultados muestran una buena concordancia entre los valores experimentales reportados de ancho de banda y los calculados, se obtuvieron errores máximos que rondan valores del 30 %, los cuales se atribuyen a los efectos relativistas presentes en los ´átomos de Bismuto. Para los sistemas carentes de Bismuto el error no supera el 20 % llegando a alcanzar como mínimo un 3,7 % al incluir el modelo de Hubbard. Las propiedades geométricas se compararon con valores reportados para tres sistemas representativos por la Base Cristalográfica del Centro de Información de Cambridge, resultando en errores menores a 2 %. Una vez validados los métodos, se procedió a estudiar una amplia variedad de sistemas, los cuales respetan las fórmulas A2BB'X6, A3B2X9 y A4BB' 2X12; con el fin de entender la relación.