Rol de las vacantes de ox´ıgeno en las propiedades ´opticas y diel´ectricas de la ZrO2 monocl´ınica pura y dopada con Ce

V. VERDINELLI; SALGADO, R.; TERNY, S.; CARDILLO, E.; CABEZA G F; FRECHERO M. A.

Congreso; 109 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2024

El avance en el dise˜no de dispositivos electr´onicos, junto con la creciente demanda de eficiencia energ´etica, ha puesto demanifiesto la importancia de desarrollar diferentes formas de acumulaci´on de energ´ıa, con gran capacidad y seguras en susdiversas aplicaciones tanto port´atiles como estacionarias. En este contexto las bater´ıas de estado s´olido se han convertidoen una alternativa viable. Sin embargo, es esencial contar con materiales que puedan ser usados como electrolitos s´olidosque combinen las caracter´ısticas de seguridad y estabilidad qu´ımica con una elevada conductividad del ion portador decarga. Los conductores i´onicos con estructura del tipo Garnet son prometedores para tales usos, sin embargo es necesarioesclarecer sus mecanismos de conducci´on i´onica para poder dise˜nar un desempe˜no adecuado para su empleo [1].En este trabajo, hemos comenzado simulando el ZrO2, con un contenido de vacantes de ox´ıgeno similar al que sepuede encontrar experimentalmente, y lo hemos dopado con cationes Ce4+. El estudio del ´oxido de circonio cristalino-en su fase monocl´ınica- se realiz´o mediante c´alculos de primeros principios utilizando el c´odigo comercial VASP (Viennaab-initio simulation package). Se analiz´o el efecto de la incorporaci´on de vacantes de ox´ıgeno en las propiedades ´opticas ydiel´ectricas y la interacci´on de las vacantes con los cationes dopantes (Ce4+), ubicadas en diferentes posiciones relativasen la estructura con relaci´on a la posici´on del Ce4+.Los resultados obtenidos se compararon con datos experimentales de la funci´on diel´ectrica, el coeficiente de absorci´ony el ´ındice de refracci´on. De esta manera, mediante una metodolog´ıa te´orica, se logr´o modelar de manera realista estematerial con el objetivo de reproducir y comprender el comportamiento experimental cuando es incorporado un ion comoel litio que permite el transporte de carga el´ectrica y su utilizaci´on como electrolito s´olido.Referencias[1] C Wang, K Fu, SP Kammampata, DW McOwen, AJ Samson, L Zhang, GT Hitz, AM Nolan, ED Wachsman, YMo, V Thangadurai, L Hu. Garnet-Type Solid-State Electrolytes: Materials, Interfaces, and Batteries. Chem. Rev. (2020)120(10), 4257-4300