Adsorción, crecimiento e incorporación de átomos de carbono en GaN: un estudio basado en DFT

En el presente trabajo de tesis doctoral se realizó un estudio detallado del sistema carbono GaN. Primero, se estudiaron las propiedades estructurales y electrónicas los compuestos CxGa1-xN y CxGaN1-x (x = 0.25, 0.50 y 0.75). En todas las concentraciones se encuentra que es energéticamente más favorable que los átomos de C ocupen las posiciones de los átomos de N. Seguidamente, se estudia la adsorción, difusión e incorporación de átomos de C en la superficie GaN(0001) en la geometría 2x2. Encontramos que la estructura energéticamente más favorable corresponde al modelo C-H3 o modelo de carbono localizado en el sitio H3, mientras que la adsorción de un átomo de carbono sobre un átomo de Ga (sitio T1), es totalmente desfavorable. La difusión de átomos de carbono sobre la superficie posee una barrera de difusión para migración de átomos de C de H3 a T4 pasando por el punto Bredge Br de aproximadamente 1.44 eV y es de 1.037 eV cuando la migración es de T4 a H3. Para la incorporación de átomos de C en la superficie GaN(0001) los átomos de carbono prefieren ocupar sitios de los átomos de N en la bicapa superior, esto indica que es muy poco probable la migración de átomos de C a las capas inferiores del GaN. Finalmente, se hizo un estudio detallado del crecimiento de una monocapa de grafeno sobre la superficie GaN(0001), se analizaron alrededor de 50 estructuras para el sistema grafeno/GaN(0001), de las cuales emergen como como energéticamente más favorables las estructuras: 3√3 x3√3-grafeno/4x4GaN(0001) en condiciones ricas de nitrógeno y √21 x√21-grafeno/2√3 x2√3-GaN(0001) bicapa Ga en condiciones ricas de Galio. Se encuentra que en estas estructuras, las monocapas de grafeno conservan su estructura hexagonal panal de abeja y los enlace C-C permanecen intactos, la estructura de bandas de ambas estructura preservan los conos de Dirac, lo que demuestra que la superficie GaN(0001) es un excelente sustrato para el grafeno.

• Autores: Espitia Rico, Miguel José
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2016
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/58816
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/58816; http://bdigital.unal.edu.co/55780/
• Palabra clave: 53 Física / Physics; 54 Química y ciencias afines / Chemistry; 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; DFT; Propiedades estructurales; Propiedades electrónicas; Superficie GaN(0001); Adsorción; Difusión; Grafeno; Conos de Dirac; Structural properties; Electronic properties; GaN(0001) Surface; Adsorption; Diffusion; Graphene; Dirac cones
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional