Investigación teórica de las propiedades ópticas en titanato de estroncio (SrTiO₃) modificado con metales de transición

Abstract

El titanato de estroncio (SrTiO₃) es una perovskita ampliamente estudiada por sus propiedades estructurales, electrónicas y ópticas, así como por su potencial aplicación en procesos fotocatalíticos y dispositivos optoelectrónicos. Sin embargo, su amplia brecha energética limita la absorción de radiación en la región visible del espectro electromagnético. En este trabajo se investigó teóricamente el efecto de la incorporación de metales de transición (Fe, Co y Ni) sobre las propiedades electrónicas y ópticas del SrTiO₃, mediante simulaciones de primeros principios basadas en la Teoría del Funcional de la Densidad con corrección de Hubbard (DFT+U) y la Teoría del Funcional de la Densidad Dependiente del Tiempo (TDDFT). Los resultados muestran que la sustitución parcial de átomos de Ti por metales de transición induce estados electrónicos dentro de la brecha energética del material, modificando su estructura de bandas y su respuesta óptica. Entre los sistemas estudiados, el compuesto SrTiO₀.₈₇₅Fe₀.₁₂₅O₃ presentó el comportamiento más favorable, evidenciando un incremento significativo de la absorción en la región visible respecto al SrTiO₃ puro. Por el contrario, las modificaciones con Co y Ni produjeron efectos menos pronunciados sobre las propiedades fotoactivas. Se concluye que la incorporación de Fe constituye una estrategia efectiva para mejorar la respuesta óptica del SrTiO₃, lo que lo convierte en un material prometedor para aplicaciones fotocatalíticas impulsadas por luz visible.