Estudo de primeiros princípios de semicondutores III-N e adsorção de 'NH IND 3' e 'NF IND. 3' na superfície de Si.

• Autor(a) principal: Miotto, Ronei
• Data de Publicação: 1999
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43133/tde-11012001-192040/
• topic: adsorção; nitretos; pseudopotenciais; superfícies

Utilizando a Teoria do Funcional da Densidade e uma Dinâmica Molecular Quântica que envolve o formalismo de pseudopotenciais de primeiros princípios, fizemos cálculos de energia total, estrutura atômica e eletrônica, e ligação química para o cristal perfeito e a superfície do GaAs e das fases cúbicas do BN, AlN, GaN e InN para determinar o papel da aproximação do gradiente generalizado (GGA) no funcional da energia de troca e correlação. Nossos cálculos mostram que o efeito combinado da correção não linear de caroço e da aproximação GGA é responsável por mudanças significativas nos parâmetros estruturais e na estrutura eletrônica das superfícies polares (001), independentemente da ionicidade do elemento estudado, mas não é decisivo para o cristal perfeito e para a superfície não polar (110). Nossos cálculos para a superfície (110) sugerem que o ângulo de rotação da ligação entre o cátion e o ânion que compõe a superfície é muito menor para os nitretos: em torno de '15 GRAUS' comparado com '30 GRAUS'^='2 GRAUS' observado para outros semicondutores III-V. Neste trabalho propomos um modelo com uma relação linear entre o deslocamento vertical do cátion e do ânion da camada superficial e o comprimento de ligação superficial após a relaxação para todos os semicondutores III-V e II-VI. Além disso, observamos que a superfície (110) de todos os compostos III-V e II-V apresentam estruturas eletrônicas muito similares. Também procedemos estudos detalhados da estrutura atômica e eletrônica das reconstruções (1x1), (2x2), c(2x2) e (1x4) terminadas em gálio da fase cúbica do GaN crescido na direção (001). Observamos que apenas a reconstrução (1x4) apresenta caráter semicondutor e que é a mais favorável do ponto de vista energético, com um ganho de 0,29 eV por célula unitária (1x1) quando comparada a reconstrução (1x1). A incorporação do nitrogênio em estruturas cristalinas foi inicialmente testada considerando a dissociação e posterior adsorção das moléculas 'NH IND. 3' e 'NF IND. 3' sobre a reconstrução (2x1) da superfície de silício crescida na direção (001). Nossos cálculos apontam que quando da adsorção, em ambos os casos, os dímeros de Si são simétricos e seu comprimento de ligação é maior do que o observado para a superfície livre. As estruturas eletrônicas obtidas indicam que a adsorção das moléculas de amônia e de trifluoreto de nitrogênio resultam na passivação da superfície de silício.