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Previous issue date: 2013-02-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In the present work, we use first principles calculation based on density functional theory, as
implemented in the SIESTA code, to investigate the modifications in the electronic properties
of hybrid bilayers composed of two monolayersof graphene with a nanodomain of B3N3, due
to strain. The calculations were made with two different approximations for the exchangecorrelation
functional, the Generalized Gradient Approximation (GGA) and Van der Waals
Density Funcional (VDW-DF).
Six types of configuration for the bilayers were made: three configurations with the stacking of
the bilayer with the atoms of one layer on top of the atoms of the second layer (like h-BN) and
three configurations with the stacking of the bilayer with the atom of one layer on top of the
center of the hexagon of the second layer (like graphite). The three configurations for the two
types of stacking are: AA, where the atoms of B and N stay on top atoms of B and N respectively,
AB, where atoms of B and N stay on top of atoms of N and B respectively and AC, where
atoms of B and N stay on top of atoms of C.
The investigation of the structural stability of the nanostructures was based in the calculations
of the formation energy, interaction energy and cohesive energy. The results shows that the
structure with configuration 2 AA is more stable, and also conductive.
We can observe that the two approximations used in the calculations show the same results for
the electronic properties of all structures.
The studies of the effects of the strain were made only in the structure that has shown itself as
more stable. The role of the strain was made through the variation of the distance between the
monolayers. Through these studies we can identify the distance between monolayers for which
the structure is more stable. This distance has shown itself different for the two approximations.
The opening of the energy gap due to strain was possible in the calculations using the GGA
approximation, but the same did not happened in the calculations using the VDW-DF approximation. / No presente trabalho, usamos cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional
da Densidade, como implementado no código SIESTA, para investigar as modificações na
estabilidade e nas propriedades eletrônicas de bicamadas híbridas compostas por duas monocamadas
de grafeno com um nanodomínio de B3N3, devido à tensão mecânica. Os cálculos foram
realizados com duas aproximações diferentes para o funcional de troca e correlação, a Aproximação
de Gradiente Generalizado (GGA) e Funcional da Densidade de Van der Waals (Van
der Waals Density Functional) (VDW-DF). Foram feitas bicamadas com seis tipos de configurações:
três configurações para o empilhamento da bicamada com os átomos de uma camada
sobre os átomos da segunda camada (como h-BN) e três configurações para o empilhamento da
bicamada com um átomo de uma camada sobre o centro de um hexágono da segunda camada
(como grafite). As três configurações para os dois tipos de empilhamento são: AA, onde os
átomos de B e N ficam sobre os átomos de B e N respectivamente, AB, onde os átomos de B e
N ficam sobre átomos de N e B respectivamente e AC, onde os átomos de B e N ficam sobre átomos
de C. A investigação da estabilidade estrutural das nanoestruturas foi baseada em cálculos
da energia de formação, interação e coesão. Os resultados mostram a estrutura de configuração
2 AA como mais estável, e também condutora. Podemos observar que as duas aproximações
usadas nos cálculos apresentam os mesmo resultados para as propriedades eletrônicas de todas
as estruturas. Os estudos dos efeitos da tensão mecânica foram realizados somente na estrutura
que se mostrou mais estável. A tensão mecânica foi representada pela variação da distância entre
as monocamadas. Através destes estudos podemos identificar a distâncias interplanar para a
qual a estrutura é mais estável. Esta distância se mostrou diferente para as duas aproximações.
A abertura do gap de energia devido à tensão mecânica foi possível nos cálculos utilizando a
aproximação GGA, mas o mesmo não aconteceu nos cálculos utilizando a aproximação VDWDF.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/7992 |
| Date | 26 February 2013 |
| Creators | Silva, Thiago de Sousa |
| Contributors | Azevedo , Sérgio André Fontes |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Física, UFPB, Brasil, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | -8949983414395757341, 600, 600, 600, 600, -6618910597746734213, -8327146296503745929, -2555911436985713659 |
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