Cálculo de bandas de energía de la perovskita de Yoduro de Plomo de Metilamonio (CH3NH3PbI3)

Abstract

La perovskita de Yoduro de Plomo de Metilamonio (CH3NH3PbI3) es un material de gran interés en el campo de la tecnología por sus amplias aplicaciones en dispositivos como celdas solares, baterías y celdas de combustible. La diversa aplicabilidad de este material es debido a su propiedad electrónica, la cual se fundamenta por sus bandas de energía. Esta tesis tiene como objetivo determinar el comportamiento semiconductor de la estructura cristalina ortorrómbica del sistema CH3NH3PbI3 por medio de su formación de bandas de energía. La metodología de investigación consistió en conocer la estructura cristalina del sistema en estudio y el uso del programa Quantum Espresso, la cual permitió obtener las bandas de energía del sistema a través de la densidad de estados y la estructura de bandas de energía. Los resultados demuestran que la densidad de estados total y parcial del sistema CH3NH3PbI3 permitieron identificar los orbitales que conforman las bandas de energía (bandas de valencia y conducción), siendo los más relevantes los orbitales del Yodo (I-5p) que conforman la parte superior de la banda de valencia y los orbitales del Plomo Pb(6p) y Yodo I(5p) que conforman la parte inferior de la banda de conducción. Por otro lado, en la estructura de las bandas de energía del sistema CH3NH3PbI3 se observó la formación de las bandas de energías a lo largo del camino de simetría (𝐺→𝑋→𝑆→𝑌→𝐺→𝑍→𝑈→𝑅→𝑇→𝑍) de la Zona de Brillouin (ZB), la banda prohibida directa (𝐸𝑔) con un valor de 1.51 eV y su ubicación entre la banda máxima de valencia y la banda mínima de conducción en el punto G de la ZB. Finalmente, el estudio de la estructura cristalina ortorrómbica del sistema CH3NH3PbI3 presenta un comportamiento semiconductor por la formación de su banda de valencia, banda de conducción y su valor de banda prohibida. Por lo tanto, este sistema puede remplazar a otros semiconductores que están siendo utilizados en distintos dispositivos tecnológicos.