Estrutura eletrônica do MoO2

Abstract

Resumo: A estrutura eletrônica do [fórmula] foi estudada através de um modelo de cluster estendido que foi utilizado para reproduzir e interpretar estruturas de espectros experimentais - fotoemissão de nível interno e de banda de valência (XPS), fotoabsorção de raios-X (XAS) e fotoemissão ressonante (RPES) - com um mesmo conjunto de parâmetros. Um cálculo de estrutura de bandas (Density Functional Theory - DFT) presente na literatura foi reproduzido a fim de comparar qualitativamente seu resultado para densidade de estados do composto com o peso espectral gerado pelo modelo de cluster. Os resultados confirmam que o composto se encontra em um regime de transferência de carga do tipo Mott-Hubbard (M-H) altamente hibridizado. O forte caráter covalente da ligação [fórmula] é confirmado pelos cálculos da fotoemissão ressonante cujas posições das estruturas [fórmula] estão em bom acordo com as estruturas de mesmo caráter do peso espectral total. É energeticamente mais vantajoso para o sistema manter o buraco de nível interno do que blindá-lo transferindo elétrons através dos canais de blindagem local (elétrons vindos da banda [fórmula]) e não-locais (blindagem de Hubbard e Coerente). Como esperado para um condutor, as flutuações de carga de menor energia são do tipo metálicas, os picos próximos ao nível de Fermi [fórmula] na banda de valência possuem blindagem coerente (elétrons vindos do meio efetivo). A formação de dímeros ao longo do eixo [fórmula] do cristal separa o estado [fórmula] (banda [fórmula]) em ligante e antiligante, mantendo [fórmula] e [fórmula] (bandas [fórmula]) parcialmente preenchidos na região de [fórmula] , entre os picos [fórmula], facilitando a condução eletrônica. Os resultados para a banda de valência mostram ainda que a blindagem local dos oxigênios domina os estados que aparecem a energias mais altas (distantes de [fórmula]), o que está de acordo com o alto valor da energia de transferência de carga [fórmula] no regime M-H. A banda de condução é composta por duas estruturas [fórmula]) que são separadas por efeitos de campo cristalino que ditam o comportamento deste espectro e justificam o alto valor do parâmetro relacionado ao efeito do campo octaédrico para este composto. Palavras-chave: [fórmula], estrutura eletrônica, modelo de cluster, blindagem não-local, dimerização, estrutura de bandas.

Abstract: The electronic structure of [fórmula] was studied via extended cluster model calculations. The model was used to reproduce and interpret experimental spectra structures (core level, valence band and resonant protoemission and X-ray absorption) using a single set of parameters. A band structure calculation (Density Functional Theory - DFT) was reproduced from literature in order to qualitatively compare its density of states with the total spectral weight from cluster model. The results confirm that the compound is in a highly hybridized Mott-Hubbard (M-H) regime. The strong covalent character of the [fórmula] bond is confirmed by the resonant photoemission calculations where the [fórmula] structures positions are in good agreement with the ones in the total spectral weight. It's energetically more advantageous for the system to keep the core hole without screening it than to transfer electrons using the local (electrons coming from [fórmula] band) and non-local (Coherent and Hubbard screening) channels. As expected for a conductor, the lowest energy charge fluctuations are of metallic type, the peaks next to Fermi level [fórmula] in the valence band have coherent screening (electrons coming from effective media). The [fórmula] states [fórmula]band) are splitted into bonding and antibonding because of the dimer formation along [fórmula]-axis, while [fórmula] and [fórmula] states ( [fórmula] bands) remain partially filled between [fórmula] peaks, making easily the conduction through [fórmula] . The valence band results show also the predominance of oxygen local screening for high energy structures (far from [fórmula]), which agrees with the big value of the [fórmula] charge transfer energy for M-H regime. The conduction band is composed by two structures ( [fórmula] and [fórmula]) that are splitted by crystal field effects which dictate the behavior of this spectrum and justifies the big value of the parameter related to the octahedral field effect for this compound. Keywords: [fórmula], electronic structure, cluster model, non-local screening, dimerization, band structure.