Estudo de primeiros princípios de defeitos nativos em monóxido de berílio
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2009-10-19Metadatos
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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.