Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The ability to manipulate materials at the atomic scale turn it possible to look
for materials at the nanoscale that can supersede the performance of their bulk counterparts
in specific tasks. Nanowires, due to their unique structural characteristics,
are natural candidates for electric or heat conducting devices. When these nanowires
take part of a circuit, they can subjected to an external stress that can change their
intrinsic properties. In this work, we will be studying the mechanical and electronic
behavior of narrow InAs nanowires, with different diameters, when subjected to extreme
external stress. Our calculations use the Density Functional Theory, and the
local density approximation to the exchange and correlation potential, as implemented
in the VASP code. Our results reveal that the InAs nanowires exhibit a mechanical
behavior which depends on the external stress and the nanowire diameter. For the
narrowest diameter, it shows an elastic behavior followed by the rupture of the wire.
As the nanowires turn thicker, different responses to the external stress take place.
When the first chemical bonds are broken, the nanowire changes between elastic
behaviors with different Young modulus. When more and more chemical bonds are
broken (for the thicker nanowires), the nanowires show a plastic behavior, before the
rupture. For each of these mechanical regimes, the electronic band structure of the
nanowires is also analysed. / Nanofios, devido às suas caracteristícas estruturais únicas, são candidatos
naturais para dispositivos condutores de eletricidade e calor. Quando estes nanofios
formam parte de um dispositivo, podem estar sujeitos a tensões externas que podem
alterar as suas propriedades intrínsecas. Neste trabalho estudaremos o comportamento
mecânico e eletrônico de nanofios de InAs com diferentes diâmetros quando
sujeitos a tensões externas extremas. Nossos cálculos usam a Teoria do Funcional
da Densidade dentro da aproximação da densidade local para o funcional de exchange
e correlação, como implementado no código computacional VASP. Nossos
resultados revelam que os nanofios de InAs exibem um comportamento mecânico
que depende da tensão externa e do diâmetro do nanofio. Para o nanofio mais estreito,
observa-se um comportamento elástico da curva de tensão vs elongação (
stress vs strain ), seguido de ruptura do fio. Quando os nanofios tornam-se mais
espessos, diferentes respostas às tensões extremas são observadas. Quando as
primeiras ligações químicas são quebradas, os nanofios mudam de regime elástico
para outro, com diferentes valores de módulo de Young. Quando mais e mais ligações
químicas são quebradas, sempre do centro para as bordas, os nanofios apresentam
um comportamento plástico antes da ruptura. Para cada um destes regimes mecânicos
estrutura de bandas dos nanofios é também analisada.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9249 |
| Date | 30 March 2015 |
| Creators | Sampaio, Leonardo Fernandes |
| Contributors | Piquini, Paulo Cesar, Machado, Marcelo Pereira, Schelp, Luiz Fernando |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 500, 300, 300, 500, fd6922d3-ec6f-44ef-947e-a60a90ff9691, f7cd8037-2783-4325-9060-55f472d41d55, b15d7657-481f-44e7-8b4b-3d16f304c20c, 282472c7-7b75-4441-a214-98925bd11125 |
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