Descrição estrutural e eletrônica de sistemas baseados em Fe, Ni, Se e Te: por intermédio das metodologias EHT e DFT

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo teórico nas fases tetragonais e hexagonais dos Sistemas FeSe, FeTe, NiSe e NiTe. Sabe-se que, uma pequena variação estequiométrica no sistema FeSe1-x é responsável por alterar a estrutura cristalina de hexagonal para tetragonal, permitindo a estabilização da supercondutividade em Tc = 8K. O sistema FeTe com uma estrutura tetragonal equivalente a -FeSe1-x, não é supercondutor, mas o sistema FeSe0.5Te0.5 é supercondutor com Tc ~ 14 K. Isto serve de motivação para o estudo dos sistemas nas fases tetragonais e hexagonais. Os procedimentos adotados compreendem o desenvolvimentos de um algoritmo na linguagem Python (versão 3.7) devido à implementação das condições de contorno que satisfazem as propriedades físicas de sistemas com características periódicas. Para tanto, é necessário verificar o funcionamento do modelo e as correções necessárias que permitam a obtenção da Energia de Fermi, Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados dos sistemas estudados. O principal resultado obtido foi a simulação da alta densidade de estados próxima à energia de Fermi que tem origem na banda semipreenchida do tipo d formada por interações Fe-Fe. Isso é importante pois são interações responsáveis pela formação de um estado magnético, conforme previsto na literatura. Desta forma, conclui-se que a simulação computacional pode ser usada como uma ferramenta de tomada de decisão para a viabilidade de atividades experimentais que demandam custos e tempo.

This work presents a theoretical study on the tetragonal and hexagonal phases of the FeSe, FeTe, NiSe and NiTe Systems. A small stoichiometric variation in the FeSe1-x composition is responsible for changing the crystalline structure from hexagonal to tetragonal structure, allowing the stabilization of superconductivity in Tc = 8 K. The FeTe system with a tetragonal structure equivalent to the -FeSe1-x phase is not superconducting, but the FeSe0.5Te0.5 system is superconducting at Tc ~ 14 K. This serves as motivation for the study of systems in the tetragonal and hexagonal phases. The procedures used include the development of an algorithm in the Python language (version 3.7) for the implementation of boundary conditions that satisfy the physical properties of systems with periodic features characteristics. Therefore, it is necessary to verify the model's functioning and the necessary corrections that allow obtaining the Fermi Energy, Band Structure and Density of State the studied systems. The main result obtained was the simulation of the high density of states close to the Fermi energy, which originates in the type d semi-filled band formed by Fe-Fe interactions. This is important because they are interactions responsible for the formation of a magnetic state, as predicted in the literature. Thus, it is concluded that the computer simulation can be used as a decision-making tool for the feasibility of experimental activities that demand costs and time.