La ingeniería de defectos y las propiedades de dopaje de MgSiO
Autores: Pathmanathan, Kowthaman; Iyngaran, Poobalasuntharam; Abiman, Poobalasingam; Kuganathan, Navaratnarajah
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
La ingeniería de defectos y las propiedades de dopaje de MgSiO
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería General
Palabras clave
Silicato de magnesio
Fabricación de vidrio
Teoría del funcional de la densidad
Defectos
Dopantes
Estructuras electrónicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El silicato de magnesio (MgSiO) se utiliza ampliamente en la fabricación de vidrio, con su rendimiento influenciado por modificaciones estructurales. En este estudio, empleamos simulaciones clásicas y de teoría funcional de la densidad (DFT) para investigar las características de defectos y dopantes de MgSiO. Nuestros resultados indican que una pequeña cantidad de defectos de tipo anti-sitio Mg-Si pueden existir en el material. Además, los defectos Schottky de MgO son viables, requiriendo solo un poco más de energía para formarse que los defectos de tipo anti-sitio. En cuanto a la solubilidad de elementos dopantes de tierra alcalina, el Ca se incorpora preferentemente en el sitio de Mg sin generar defectos de compensación de carga, mientras que el Zn muestra un comportamiento similar entre los elementos del bloque 3D. Al y Sc son dopantes prometedores para la sustitución en el sitio de Si, promoviendo la formación de intersticiales de Mg o vacancias de oxígeno, siendo este último el proceso más favorable desde el punto de vista energético. La solución de dopantes isovalentes en el sitio de Si es preferida por Ge y Ti. Además, analizamos las estructuras electrónicas de las configuraciones dopadas más favorables.
Descripción
El silicato de magnesio (MgSiO) se utiliza ampliamente en la fabricación de vidrio, con su rendimiento influenciado por modificaciones estructurales. En este estudio, empleamos simulaciones clásicas y de teoría funcional de la densidad (DFT) para investigar las características de defectos y dopantes de MgSiO. Nuestros resultados indican que una pequeña cantidad de defectos de tipo anti-sitio Mg-Si pueden existir en el material. Además, los defectos Schottky de MgO son viables, requiriendo solo un poco más de energía para formarse que los defectos de tipo anti-sitio. En cuanto a la solubilidad de elementos dopantes de tierra alcalina, el Ca se incorpora preferentemente en el sitio de Mg sin generar defectos de compensación de carga, mientras que el Zn muestra un comportamiento similar entre los elementos del bloque 3D. Al y Sc son dopantes prometedores para la sustitución en el sitio de Si, promoviendo la formación de intersticiales de Mg o vacancias de oxígeno, siendo este último el proceso más favorable desde el punto de vista energético. La solución de dopantes isovalentes en el sitio de Si es preferida por Ge y Ti. Además, analizamos las estructuras electrónicas de las configuraciones dopadas más favorables.