Estudo das propriedades físicas do oxicarboneto de titânio usando a teoria do funcional da densidade

Abstract

Neste trabalho é apresentado um estudo teórico sobre as propriedades físicas do oxicarboneto de titânio. Todos os cálculos foram realizados com o código VASP que é uma implementação da teoria do funcional da densidade com pseudopotenciais. Foi calculada a variação do parâmetro de rede do oxicarboneto de titânio na estrutura rocksalt em função da concentração de oxigénio e de lacunas na rede não metálica em condições estequiométricas e subestequiométricas. Estudou-se igualmente a estabilidade termodinâmica do TiCxO1-x e foi feito o cálculo da energia de formação de defeitos, lacunas e substitucionais, em TiC e TiO em função das condições de formação. No caso do composto ternário TiC0:5O0:5 foi calculada a energia de formação de lacunas de titânio, carbono e oxigénio. Finalmente estudaram-se as propriedades electrónicas e ópticas do material. Assim, foi calculada a densidade de estados total e parcial do TiCxO1-x e a densidade de carga do TiC e TiO, bem como a parte real da condutividade óptica a partir das transições interbandas de estados ocupados para estados não ocupados. Usando o modelo de Drude foi possível determinar a contribuição interbandas da condutividade óptica experimental e comparar os resultados com os cálculos teóricos.

Here is presented a theoretical study of the physical properties of titanium oxicarbide. All the calculations were carried out using the VASP code, which is an implementation of the density functional theory with pseudopotentials. The lattice parameter of titanium oxycarbide was calculated as function of oxygen and vacancy content in the non-metallic lattice in stoichiometric and non-stoichiometric conditions. The thermodinamic stability of TiCxO1-x was also studied. It was calculated the formation energy of defects, vacancies and substitutionals, for TiC and TiO taking in account the formation chemical environment. For the ternary compound TiC0:5O0:5 it was calculated the formation energy of titanium, carbon and oxygen vacancies. Finally we studied the electronic and optical properties of this material, calculating the total and parcial density of states and the real part of the optical conductivity for TiCxO1-x. The theoretical calculation of the real part of the optical conductivity were compared with the experimental results.