Estudo teórico de nanotubos de arseneto de Gálio

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Main Author: Silva, Júnio César Fonseca
Publication Date: 2016
Format: Master thesis
Language: por
Source: Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações da UEG
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Summary: Desde a descoberta dos nanotubos de carbono em 1991, e dos nanotubos inorgânicos em 1992, desenvolveu-se um interesse significativo em relação ao estudo destas novas formas de modo a se estabelecer uma relação entre a estrutura e as propriedades apresentadas. Dentro da classe de materiais semicondutores, formados por elementos dos grupos III-V, o GaAs é considerado um candidato em potencial para substituição do Si na fabricação de dispositivos eletrônicos, devido às propriedades apresentadas e a gama de aplicações tecnológicas. Entre as formas em que o GaAs pode ser encontrado, estudos teóricos e experimentais relatam a formação de clusteres, ligas ternárias e estruturas tubulares, obtidas apenas em associação com InAs. Dentre estas geometrias os nanotubos são os que se têm menos informações em relação à estrutura, estabilidade e propriedades. Neste sentido este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de formação de nanotubos de GaAs, a partir dos planos cristalinos (1 0 0), (1 1 0) e (1 1 1) obtidos do cristal zinco blenda, utilizando algoritmos desenvolvidos em linguagem de programação Shell Bash do Linux. As informações e propriedades obtidas foram calculadas utilizando os métodos mecânico-quânticos semi-empírico PM7 e ab initio B3LYP e HF, com as bases 3-21 e 6-31G. Levando-se em consideração os nanotubos obtidos após a otimização, estas geometrias tendem a apresentar uma maior estabilidade em comparação com seus respectivos planos cristalinos de origem, onde os modelos do tipo (1 1 0) tendem a apresentar uma maior estabilidade em relação ao (1 1 1) e (1 0 0), sendo que os modelos do tipo (1 0 0) apresentam menor estabilidade. Através dos diâmetros médios que foram calculados em função do tipo de região pode se estabelecer que os modelos obtidos a partir do plano (1 0 0) apresentam um formato semelhante a uma hipérbole, onde as extremidades possuem maiores diâmetros em relação ao meio, enquanto nos modelos dos tipos (1 1 0) e (1 1 1) prevalece a formação de estruturas cônicas, nas quais as pontas de As tendem a apresentar menor diâmetro em relação ao meio e as pontas de Ga. A formação de estruturas com regiões assimétricas promove a transferências de carga eletrônica entre os átomos de Ga e As, favorecendo a estabilização destas geometrias. Para a avaliação dos orbitais moleculares HOMO e LUMO, observou-se que o aumento da quantidade de átomos por nível, e da quantidade de níveis, interferem diretamente no Gap, onde os orbitais que apresentam maior contribuição na formação das bandas de valência e condução são os orbitais pz dos átomos de Ga e os orbitais d dos átomos de As, e os cálculos para os modelos mais estáveis utilizando os métodos ab initio B3LYP e HF, descrevem a formação de materiais com características de semicondutor.
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Dentre estas geometrias os nanotubos são os que se têm menos informações em relação à estrutura, estabilidade e propriedades. Neste sentido este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de formação de nanotubos de GaAs, a partir dos planos cristalinos (1 0 0), (1 1 0) e (1 1 1) obtidos do cristal zinco blenda, utilizando algoritmos desenvolvidos em linguagem de programação Shell Bash do Linux. As informações e propriedades obtidas foram calculadas utilizando os métodos mecânico-quânticos semi-empírico PM7 e ab initio B3LYP e HF, com as bases 3-21 e 6-31G. Levando-se em consideração os nanotubos obtidos após a otimização, estas geometrias tendem a apresentar uma maior estabilidade em comparação com seus respectivos planos cristalinos de origem, onde os modelos do tipo (1 1 0) tendem a apresentar uma maior estabilidade em relação ao (1 1 1) e (1 0 0), sendo que os modelos do tipo (1 0 0) apresentam menor estabilidade. Através dos diâmetros médios que foram calculados em função do tipo de região pode se estabelecer que os modelos obtidos a partir do plano (1 0 0) apresentam um formato semelhante a uma hipérbole, onde as extremidades possuem maiores diâmetros em relação ao meio, enquanto nos modelos dos tipos (1 1 0) e (1 1 1) prevalece a formação de estruturas cônicas, nas quais as pontas de As tendem a apresentar menor diâmetro em relação ao meio e as pontas de Ga. A formação de estruturas com regiões assimétricas promove a transferências de carga eletrônica entre os átomos de Ga e As, favorecendo a estabilização destas geometrias. Para a avaliação dos orbitais moleculares HOMO e LUMO, observou-se que o aumento da quantidade de átomos por nível, e da quantidade de níveis, interferem diretamente no Gap, onde os orbitais que apresentam maior contribuição na formação das bandas de valência e condução são os orbitais pz dos átomos de Ga e os orbitais d dos átomos de As, e os cálculos para os modelos mais estáveis utilizando os métodos ab initio B3LYP e HF, descrevem a formação de materiais com características de semicondutor.Since the discovery of carbon nanotubes in 1991, and inorganic nanotubes in 1992 significant interest was shown in the study of these new forms, so as to establish a relationship between the structure and properties. Within the class of semiconductors formed by the elements of III-V groups, GaAs is considered a potential candidate to replace Si in the manufacture of electronic devices. Mainly due to the properties presented and the range of technological applications. Between among the forms in which the GaAs can be found, theoretical and experimental studies have reported the formation of clusters, ternary alloys and tubular structures obtained only in association with InAs. Among these geometries, nanotubes are those that have less information regarding the structure, stability and properties. In this sense the objective of this work is to analyze the stability of formation of GaAs nanotubes, from crystal planes (1 0 0), (1 1 0) e (1 1 1) obtained from zinc blend crystal, using algorithms developed in programming language Bash Shell of Linux. The information obtained and properties were calculated using the quantummechanical methods semi-empirical PM7 and ab initio B3LYP and HF, with 3- 21 and 6-31G basis. Considering the nanotubes obtained after optimization, these geometries tend to have greater stability compared to the respective crystal planes of origin, where models of type (1 1 0) are more stable compared to the (1 1 1) and (1 0 0), and models of type (1 0 0) geometries less stable. Through the average diameters calculated according to the type of region can establish that the models obtained from the plane (1 0 0) they have a format similar to hyperbole, where the ends have larger diameters compared to the middle, while in models of type (1 1 0) and (1 1 1) prevails the formation of conical structures, where the tips of As tend to have smaller diameter in relative to the medium and the tips of Ga. The formation of structures with asymmetric regions promotes electronic charge transfer between the atoms of Ga and As, favoring the stabilization of these geometries. For the evaluation of molecular orbitals HOMO and LUMO, it was observed that increasing the amount atoms per level, and the numbers of level, interfere directly in the Gap, where the orbital with the greatest contribution to the formation of the valence and conduction bands are the orbitals pz of Ga atoms and d orbitals of As atoms, and the calculations for more stable models using the ab initio methods B3LYP and HF, describe the formation of materials having semiconductor characteristics.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Estadual de GoiásUEG ::Coordenação de Mestrado Ciências MolecularesBrasilUEGPrograma de Pós-Graduação Stricto sensu em Ciências MolecularesSantos, José Divino doshttp://lattes.cnpq.br/2279900314020119Santos, José Divino dosRosseto, RenatoMartins, João Batista LopesSilva, Júnio César Fonseca2021-06-17T12:02:51Z2016-02-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSILVA, J. C. F. Estudo teórico de nanotubos de arseneto de Gálio. 2016. 167 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Moleculares) - Câmpus Central - Sede: Anápolis – CET, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis-GO.http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/696porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações da UEGinstname:Universidade Estadual de Goiás (UEG)instacron:UEG2021-06-17T12:02:51Zoai:tede2:tede/696Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://www.bdtd.ueg.br/PUBhttps://www.bdtd.ueg.br/oai/requestbibliotecaunucet@ueg.br||opendoar:2021-06-17T12:02:51Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações da UEG - Universidade Estadual de Goiás (UEG)false
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