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Revista mexicana de física
versão impressa ISSN 0035-001X
Rev. mex. fis. vol.57 no.4 México Ago. 2011
Investigación
Influencia de la geometría y dopaje en las propiedades electrónicas de la hoja SiC
Ernesto Chigo Anota
Cuerpo Académico Ingeniería en MaterialesFacultad de Ingeniería Química, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, C.U. San Manuel, 72570, Puebla, México, email: echigoa@yahoo.es
Recibido el 4 de noviembre de 2010
Aceptado el 7 de junio de 2011
Resumen
Se analiza el efecto de la geometría en las propiedades electrónicas de la hoja de carburo de silicio (SiC) usando para ello la Teoría del Funcional de la Densidad a nivel de la Aproximación de la Densidad Local (LDA), usamos un modelo de cúmulo rectangular (Si12C12H12) y triangular (Si12C12H10) para representar a la hoja con extremo tipo arcmchair y zigzag, respectivamente. La estabilidad estructural se logra obteniendo frecuencias de vibración positivas, indicando los resultados que los dos modelos son estables con comportamiento electrónico en el rango de semiconductores (2.75 eV para la triangular y 1.15 eV para la rectangular) y con polaridad baja (12x 103 Debye) para el caso triangular y para el arreglo rectangular presenta alta polaridad (5271.7x 103 Debye). Por otro lado, cuando dicha hoja rectangular es dopada con un átomo de nitrógeno presenta estabilidad estructural (cuando se sustituye un C por un N), además presenta una transición semiconductorsemimetal y alta polaridad (6328.7x 103 Debye) análoga con la hoja sin dopaje.
Descriptores: Carburo de silicio; extremo zigzag; extremo armchair; teoría DFT.
Abstract
In this work it is presented a study concerning the effect of geometry and nitrogen doping on the electronic properties of the silicon carbide (SiC) sheet by means of the Density Functional Theory (DFT) at the level of Local Density Approximation (LDA). Two different basic geometries were used to model the SiC system: rectangular (arcmchair type; Si12C12H12) and triangular (zigzag type; Si12C12H10). It was found that both systems are stable. Although a semiconductor behavior was recognized for both models, the gap energy shows strong dependence on the geometry. While the calculated gap energy for the rectangular cluster was 1.15 eV, for the triangular geometry it was twice as large (2.75 eV). A transition from covalent to ionic character by controlling the geometry of the SiC cluster is reported. The calculated dipolar moment for the triangular and rectangular cluster was 12x 103 and 5271.7x 103 Debye, respectively. Finally the effect of nitrogen doping on the structural stability and electronic properties of the systems are discussed.
Keywords: Silicon carbide; zigzag edge; armchair edge; DFT theory.
PACS: 31.10+z; 31.15.Ar; 31.15Ew.
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Agradecimientos
Este trabajo fue parcialmente apoyado por los siguientes proyecto: VIEPBUAP (No. CHAEING11I), FIQBUAP (20102011) y Cuerpo AcadémicoFIQ (BUAPCA177).
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