Vacância e efeitos de tensão biaxial em filmes finos de NaNbO3: um estudo de primeiros princípios
A conversão de energia solar em energia química por meio da fotocatálise da molécula de água oferece uma rota limpa para a produção de gás hidrogênio. Embora o NaNbO3 tenha atividade fotocatalítica para isso, absorve a luz UV, menos abundante, limitando severamente a produção do gás. Investigamos defeitos pontuais e estados de superfície na estrutura cristalina e eletrônica do NaNbO3 ortorrômbico para a absorção de luz mais próxima do visível usando simulações de primeiros princípios. Ambas as vacâncias carregadas de Na e O inserem estados na zona proibida, sendo possível controlar a formação de vacância com ambientes químicos oxidantes (vacância de Na) e redutores (vacância de O). A presença de estados vazios próximos às bordas das bandas de valência e condução pode reduzir a zona proibida, promovendo a absorção de luz mais próxima do espectro visível. Em outra abordagem, a de filme fino nanométrico orientado em [100] e terminado em NaNbO, formou estados de superfície metalizados. Mostramos que a tensão biaxial pode modular o excesso de carga da superfície, mas não recupera o caráter semicondutor. Esta estrutura eletrônica contrasta com o semelhante NaTaO3 em filme fino equivalente, que permaneceu semicondutor tanto sem quanto com tensão biaxial. A eletronegatividade do metal de transição desempenhou um papel essencial nisso pois o cátion Ta exigiu grandes rearranjos atômicos para redistribuir carga, enquanto o Nb pode manter a hibridização com as bandas de condução.