Estudo teórico de nanodomínios de grafeno e siliceno em carbeto de silício
Resumo
Neste trabalho foram estudadas as propriedades estruturais, ópticas e eletrônicas de monocamadas
de carbeto de silício hexagonal (h-SiC) tanto na sua forma pristina como na presença de defeitos
(nanodomínios de grafeno (h-SiC-C) e siliceno(h-SiC-Si)). As propriedades físicas destas
nanoestruturas foram obtidas utilizando o formalismo da teoria do funcional da densidade, que é
implementada no código computacional SIESTA, sendo o termo de energia de troca-correlação
descrito pelo GGA-PBE. Para modelar a interação entre os elétrons de valência e o caroço
iônico foram utilizados pseudopotenciais de norma conservada de acordo com a descrição de
Troullier-Martins. Utilizando o procedimento de Monkhorst-Pack a integração na primeira zona
de Brillouin foi realizada utilizando pontos especiais gerados por uma malha 4 4 1. As
forças foram minimizadas até que atingissem valores menores que 0,05 eV/Å isto é realizado
utilizando o teorema de Hellman-Feynmann. Os resultados mostram que todas as estruturas são
metaestáveis quando comparadas com as fases bulk e possuem caráter semicondutor. É observado
que na presença dos nanodomínios novos níveis eletrônicos são introduzidos de modo que o gap
diminua. O surgimento destes níveis se deve as ligações C-C (para a h-SiC-C) e Si-Si (para a
h-SiC-Si), como pode ser observado pela densidade de estados projetada em diferentes átomos
da supercélula. As isosuperfícies de densidade de carga mostram que para a h-SiC-C tem-se,
no nanodomínio, um caráter ligante para o topo da banda de valência (VBM) e anti-ligante
para o fundo da banda de condução (CBM). Para a h-SiC-Si tem-se um comportamento oposto,
o VBM possui um caráter anti-ligante e o CBM um caráter ligante. Foi calculado também o
coeficiente de absorção óptica. Para a forma pristina foi observado apenas um pico de absorção
de fótons paralelamente polarizados ao plano da monocamada na região do visível. Na h-SiC-C
observou-se que a quantidade de picos de absorção aumenta na faixa do visível. Na h-SiC-Si
além dos picos de absorção de fótons com polarização paralela ao plano da monocamada são
observados picos de absorção de fótons perpendicularmente polarizados ao plano.
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