Estudo de primeiros princípios de defeitos nativos em monóxido de berílio
Resumo
Usando cálculos de primeiros princípios, dentro do formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), estudamos defeitos nativos (vacâncias e antiss´ıtios) em
Mon´oxido de Ber´ılio (BeO). Utilizamos a aproxima¸c ao da densidade local (LDA)
para tratar o termo de troca e correla¸c ao e pseudopotenciais ultrasuaves para descrever
a intera¸c ao el´etron-caro¸co. Os orbitais de Kohn-Sham foram descritos usando
uma expans ao em ondas planas.
Estudamos o BeO em duas estruturas cristalinas, a wurtzita e a blenda de zinco.
Nossos resultados confirmam a maior estabilidade da wurtzita, e ambos as estruturas
s ao semicondutores com um gap amplo. Observamos que todos os defeitos estudados
possuem menor energia de forma¸c ao quando presentes na estrutura da wurtzita do
BeO, em compara¸c ao com a estrutura blenda de zinco.
Mostramos que a presen¸ca de defeitos nativos no BeO, tanto na wurtzita como
na blenda de zinco, introduzem n´ıveis na banda proibida do cristal, ocasionando
mudan¸cas consider´aveis nas propriedades eletr onicas, e para alguns defeitos caracter
´ısticas met´alicas s ao observadas. C´alculos de densidade de carga e de densidade
de estados projetada (PDOS), permitiram determinar a origem desses n´ıveis. Para
as vac ancias, observamos que os n´ıveis de defeito se originam sempre dos ´atomos
vizinhos ao s´ıtio da vac ancia, e que a presen¸ca da vac ancia de O n ao altera o car´ater
semicondutor do material, enquanto que a presen¸ca da vac ancia de Be faz com que
o BeO passe a ter um car´ater met´alico.
No caso dos antiss´ıtios, os n´ıveis de defeito se originam dos pr´oprios ´atomos
substitucionais, e dos ´atomos vizinhos ao antiss´ıtio. Quando presentes na estrutura
wurtzita do BeO ambos antiss´ıtios, Be substitucional ao O (BeO) e O substitucional
ao Be (OBe), mant´em o car´ater semicondutor do material, com uma redu¸c ao significativa
no gap de energia. J´a na estrutura da blenda de zinco, estes mesmos defeitos
alteram o car´ater semicondutor do material para met´alico.