Electronic effect on the L3,2 edges generated by Cu 3d and O 1s orbitals in CuO nanofibers, pure and doped with Mn

The present work reports a comparative study on CuO and 3.0% Mn-doped CuO nanofibers (NFs) produced by the electrospinning method. State-of-the-art characterization techniques such as Electron Energy Loss Spectroscopy (EELS) and X-Ray photoelectron Spectroscopy (XPS) have been employed to determine the multivalent states and elucidate their electronic structure at the Cu-L3,2 (2p) edge. The CASTEP code has been used to model CuO (P1) and Mn-doped (C 2/c) with the GGA-PBE functional on the supercomputing system with the Xeon10 module (10 nuclei). Structural characterization was done by using a CM 200 Philips Transmission Electron Microscope (TEM) and the chemical state of surfaces with ESCALAB 250Xi XPS Thermoscientific TM. The NFs present an indirect energy bandgap, Eg = 2.03 eV and 2.85 eV, respectively. The results show that the Cu-L3,2 edge presents degenerate states associated with Cu 2p - O and Cu 3d - O hybridization, indicated as Cu3+. El presente trabajo reporta un estudio comparativo sobre nanofibras (NF) de CuO y CuO dopadas con 3,0% de Mn producidas por el método de electrohilado. Se han empleado técnicas de caracterización de última generación, como Espectroscopía de pérdidas de energía (EELS) y Espectroscopía de phtoemisión de Rayos X (XPS), para determinar los estados multivalentes y dilucidar su estructura electrónica en el borde Cu-L3,2 (2p). El código CASTEP se ha utilizado para modelar CuO (P1) y Mn dopado (C 2/c) con el funcional GGA-PBE en el sistema de supercómputo con el módulo Xeon10 (10 núcleos). La caracterización estructural se realizó utilizando un TEM CM 200 Philips y el estado químico de las superficies con XPS ESCALAB 250Xi Thermoscientific TM. Los NF presentan una banda prohibida de energía indirecta, Eg = 2,03 eV y 2,85 eV, respectivamente. Los resultados muestran que el borde Cu-L3,2 presenta estados degenerados asociados a la hibridación Cu 2p - O y Cu 3d - O, indicados como Cu3+.