AnÃlise teÃrica da superfÃcie Si(111)-(7x7)

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Neste trabalho, realizamos o estudo teÃrico da reconstruÃÃo (7x7) da superfÃcie de SilÃcio crescida na direÃÃo [111], denotada por Si(111)â(7x7), utilizando para isto o formalismo da Teoria do Funcional da Densidade, com a AproximaÃÃo da Densidade Local (LDA - LocalDensityApproximation) para o termo de trocaâcorrelaÃÃo. A interaÃÃo entre os elÃtrons de valÃncia e o Ãon de caroÃo (nÃcleo mais os elÃtrons de caroÃo) foi descrita por meio da Teoria dos Pseudopotenciais nÃo locais de norma conservada, compativel com a LDA. As equaÃÃes de KohnâSham de umâelÃtron foram resolvidas autoconsistentemente, expandindo as funÃÃes de umâelÃtronemtermos de combinaÃÃo linear de orbitais atÃmico numÃricos, com base doubleâ. Todos os cÃlculos foram realizados utilizando o cÃdigo computacional Siesta. Utilizando o modelo de reconstruÃÃo da superfÃcie livre de Si(111)â(7x7), proposto por Takayanagi et al.[1, 2], modelamos a superfÃcie como um slab, cuja cÃlula unitÃria (7x7) contÃm 200 Ãtomos de Si distribuidos em uma camada de adatoms (Ãtomos de Si adsorvidos sobre a superfÃcie propriamente dita) e quatro outras camadas, alÃm dos 49 Ãtomos de H usados para saturar as ligaÃÃes pendentes da camada mais interna ao material. A anÃlise estrutural da superfÃcie reconstruÃda Si(111)â(7x7) e a anÃlise da estrutura eletrÃnica mostrou Ãtima concordÃncia tanto com trabalhos experimentais quanto teÃricos, reproduzindo corretamente a estrutura de bandas, os nÃveis de superfÃcie e o carÃter metÃlico desta superfÃcie. A energia obtida em nosso cÃlculo por Ãtomo da superfÃcie, com relaÃÃo à energia bulk, foi de 1,132 eV. Foi feito o estudo da energia de formaÃÃo de vacÃncias do tipo adatom. Encontramos um valor mÃdio de 1,2 eV para a formaÃÃo de uma Ãnica vacÃncia do tipo adatom na superfÃcie Si(111)â(7x7). A anÃlise da estrutura de bandas do sistema com vacÃncia possibilitou identificar os estados eletrÃnicos devido Ãs ligaÃÃes pendentes dos adatoms. Como uma primeira aplicaÃÃo dos resultados obtidos para a superfÃcie livre de Si(111)â(7x7), investigamos possÃveis estados de fisiossorÃÃo de molÃculas de clorobenzeno sobre sÃtios especÃficos sobre a superfÃcie de Si(111)â(7x7). Este estudo mostrou que as molÃculas de clorobenzeno interagem com a superfÃcie para distÃncias de aproximadamente 3,0 à dos adatoms. TambÃm inferimos que sÃtios da subunidade triangular faulted sÃo mais favorÃveis à adsorÃÃo do que sÃtios correspondentes sobre a subunidade triangula unfaulted. Levantamos a curva da energia de adsorÃÃo do clorobenzeno sobre o adatom de canto da subunidade triangular faulted da cÃlula unitÃria (7x7). A distÃncia de equilÃbrio e a energia de adsorÃÃo obtidas foram 3,005 à e 0,161 eV, respectivamente. A ordem de grandeza desta interaÃÃo corresponde a uma adsorÃÃo fÃsica da molÃcula de clorobenzeno sobre a superfÃcie Si(111)â(7x7).

ASSUNTO(S)

si(111)â (7x7) density functional theory physics adsorption pseudopotenciais adsorÃÃo fÃsica chlorobenzene teoria do funcional da densidade clorobenzeno pseudopotential fisica

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