Ab initio study of the structural and electronic properties of Niobium Sulfide (NbS 2 ) and Lithium Niobium Sulfide (LiNbS 2 ) bulk and (001) surfaces

Abstract

En el contexto del descubrimiento de nuevos materiales, es posible llevar a cabo la intercalación de átomos de litio (Li) entre capas de NbS2 , sin embargo, solo unos pocos trabajos experimentales y teóricos tratan acerca de este material. Recientemente, Damien Voiry del Institut Européen des Membranes en Francia, desarrolló algunos experimentos con LiNbS2 brindando información interesante al respecto. Por tanto, hemos realizado la descripción del LiNbS2 con los funcionales más avanzados de la teoría del funcional de la densidad (DFT). En este trabajo damos a conocer cálculos detallados con la DFT acerca del bulk y varias superficies de LiNbS2. Además, describimos varias simulaciones de la estructura electrónica y atómica, parámetros de red, imágenes de microscopía de efecto túnel (STM), fonones, y más. Los cálculos fueron realizados con el funcional meta-GGA SCAN, y algunas variaciones del funcional híbrido HSE, ambos implementados en VASP. En nuestro estudio encontramos que el funcional SCAN+rVV10 describe muy bien algunas propiedades de LiNbS2 y NbS2. Por otro lado, empleamos los híbridos HSE12 y HSE12s, y los comparamos con el funcional ampliamente usado HSE06. El rendimiento de los funcionales híbridos es tratado también. Sorprendentemente, encontramos que la intercalación de litio en NbS2 produce un band-gap considerable, convirtiendo al material en semiconductor y por ende dando lugar a aplicaciones tecnológicas prometedoras.