Defect engineering on ZNS surfaces: Impacts on electronic structure, optical properties, and surface reactivity from a solid-state physics perspective

Nesta tese, exploramos a engenharia de defeitos em sulfetos metálicos, com foco nas superfícies de sulfeto de zinco (ZnS). Combinando técnicas espectroscópicas de ciência de superfícies — especialmente XPS e AP-XPS — com cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), investigamos como os defeitos modificam as propriedades do ZnS. Mostramos que vacâncias de zinco tornam a superfície isolante do ZnS mais condutora. A engenharia de defeitos catiônicos também intensifica sua resposta óptica, ampliando a absorção e emissão para a faixa visível. Além disso, essas vacâncias criam sítios catalíticos ativos para reações com espécies oxigenadas, e a oxidação dessas superfícies leva à formação de uma heteroestrutura tipo-II ZnO/ZnS. Também demonstramos que vacâncias de zinco favorecem a adsorção de CO2 e a oxidação de CO. Este trabalho oferece uma base sólida, fundamentada na física do estado sólido, para entender fenômenos induzidos por defeitos em semicondutores. Os resultados destacam o potencial da engenharia de defeitos como estratégia para ajustar propriedades eletrônicas, ópticas e catalíticas de sistemas baseados em ZnS.