Estudo de impureza de európio em PbSe e PbTe. Uma investigação de primeiros princípios
Resumo
Neste trabalho foi estudado as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas
dos semicondutores de PbSe e PbTe dopados com európio (Eu) na fase cristalina. Utilizamos
cálculos de primeiros princípios dentro do formalismo da teoria do funcional da
densidade (DFT). Observamos que para uma boa descrição do PbSe e PbTe dentro da
DFT é necessário a inclusão das correções relativísticas através da interação spin-órbita.
Para a descrição de cristais onde o európio é um dos constituintes (EuSe e EuTe) se observou
a necessidade de correções à DFT para que se possa ter uma boa descrição dos
elétrons f provenientes do Eu e que são fortemente localizados. A teoria DFT+U, onde
U é proveniente da teoria de muitos corpos dentro do modelo de Hubbard se mostrou
eficiente. Com a melhor metodologia estabelecida iniciamos os cálculos das energias de
formação. Os resultados mostraram que o Eu é mais estávelr em sítios de Pb, tanto no
cristal de PbSe como no cristal de PbTe. Nesses sítios a análise da parte eletrônica diz
que no PbSe existem níveis no gap provenientes dos elétrons 4f do Eu, enquanto que
no PbTe esses níveis estão ressonantes com o topo da banda de valência. Isso permite
concluir que o Eu é um bom dopante para melhorar as propriedades termoelétricas do
PbTe, o mesmo não pode ser dito com relação a dopagem com Eu em PbSe. Com relação
a parte magnética observa-se um momento magnético de 1,0 μB tanto no cristal
de PbSe como no cristal de PbTe. Esse momento magnético é localizado no átomo de
európio para ambos semicondutores.