Adsorção de bifenil na superfície de Si (001) por um método de primeiros princípios

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Nesse trabalho fazemos um estudo da adsorção de moléculas de bifenil sobre a superfície de silício crescida na direção (001). Utilizamos cálculos de primeiros princípios (ab initio), dentro do formalismo da Teoria do Funcional de Densidade (DFT). Dentro do formalismo da DFT, utilizamos aproximação da densidade local (LDA) e aproximação de gradientes generalizados (GGA) para descrever o termo de troca e correlação. Representamos a superfície através de supercélulas, cujas propriedades eletrônicas possuem a mesma representatividade de uma superfície periódica e infinita. Fizemos uso de pseudopotenciais de norma conservada e simulamos imagens de microscopia eletrônica (STM) para mapear eletronicamente detalhes da superfície em questão. O código utilizado foi o Siesta na versão 1.3, no qual os orbitais atômicos são descritos através de funções de bases localizadas, o que possibilita cálculos de supercélulas contendo centenas de átomos. Nosso trabalho consiste em verificar teoricamente alguns dados experimentais, cujos resultados preliminares indicam a possibilidade de haver duas configurações estáveis, as quais chamaremos de Ba e Bb, para a adsorção de molécula de bifenil sobre a superfície de silício na direção (001). Segundo os resultados experimentais a configuração Ba é mais estável que a Bb. Também observa-se que a molécula de bifenil permanece fixa sobre a superfície de Si na configuração Ba, tanto a baixas temperaturas (cerca de 35 K), quanto a temperatura ambiente. Entretanto, a configuração Bb apresenta biestabilidade, pois a baixas temperaturas a molécula fica fixa sobre a superfície e a temperatura ambiente a molécula oscila sobre a mesma superfície, o que pode ocasionar numa mudança periódica nas propriedades eletrônicas do material, cuja principal característica é o fato de ser uma superfície semicondutora de muita aplicação tecnológica (chips, memórias, circuitos, etc). Uma mudança periódica nas características eletrônicas dessa superfície pode funcionar como uma nanomáquina, cuja aplicação pode ser um contador, clock, interruptor, circuito lógico em escala atômica, etc. Fizemos um estudo das propriedades eletrônicas da superfície e da molécula de bifenil sobre a superfície, para várias configurações da molécula sobre tal superfície. Verificamos porém, que os estados da molécula sobre a superfície apresenta uma pequena influência na largura do gap desta, ou seja, a molécula não proporciona mudanças significativas na característica semicondutora da superfície de Si, de forma que os resultados experimentais não estão de acordo com os cálculos teóricos usando DFT, cuja credibilidade se deve aos bons resultados que essa teoria tem proporcionado na Física de Materiais e vem se expandindo a cada dia.

ASSUNTO(S)

ab initio pseudopotencial silício exchange-correlation funcional da densidade fisica superfícies (física) pseudopotential troca e correlação física do estado sólido density functional

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