Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work we perform a theoretical study about fluorine adsorption in BC2N
nanostructures. The fluorine interaction with the BC2N nanostructures was studied
using only atomic fluorine on two nanotubos with different chiralities (zigzag(5,0)
and armchair(3,3)) and a monolayer. We used first principles calculations based
on the density functional theory (DFT) taking account the effects of the spin polarization.
For the exchange and correlation term, we use the generalized gradient
approximation (GGA) and to describe the electron-ion interaction we use the
pseudopotential approximation. The charge density is obtained solving the selfconsistent
Kohn-Sham equations and to represent the Kohn-Sham wave functions a
linear combination of atomic orbital is used. Our results show that when a single fluorine
atom is adsorbed, the most stable configuration occurs when the fluorine atom
is adsorbed on the boron atom (FB). The configurations with the fluorine adsorbed
on carbon atom (FCI and FCII) are less stable than the FB configuration and the
FN reaction is unstable. When the fluorine atom is adsorbed in BC2N nanostructure
the local configuration is modified. It is observed that the atom bonded to the
fluorine atom moves outward from the surface of the nanotubes and the monolayer.
The electronic properties present similar characteristics in both nanotubes and also
in the monolayer. The FCII configuration introduce acceptors properties in a BC2N
nanostructures and the FCI configuration introduce donor properties. The fluorine
adsorption in the most stable configuration gives rise to electronic levels in the band
gap. When we investigated the BC2N monolayer with different fluorine coverage,
the most stable configuration is obtained when the fluorine atoms are adsorbed on
the boron atoms, forming a line. Defects levels are observed near to the top of
the valence band and the system exhibit a p-type semiconductor character to low
fluorine density and metallic character to the high fluorine density. We observe that
the fluorine adsorption induces spin polarization effects in BC2N nanostructures
leaving the system to present a spin magnetic moment. The absolute value of the
spin magnetic moment depends on the density of fluorine adsorbed. / Nesse trabalho realizamos o estudo teórico da adsorção de flúor em nanoestruturas de BC2N. A interação de flúor com as nanoestruturas de BC2N foi estudada a partir da adsorção de flúor atômico em nanotubos de diferentes quiralidades, zigzag (5,0)
e armchair (3,3), além da monocamada. Usamos cálculos de primeiros princípios dentro do formalismo da teoria do funcional da densidade (DFT), levando em consideração os efeitos de polarização de spin. Para o termo de troca e correlação,
utilizamos a aproximação do gradiente generalizado (GGA) e para descrever a interação elétron-caro¸co utilizamos a aproximação do pseudopotencial. A densidade de carga é obtida resolvendo-se as equações de Kohn-Sham de maneira autoconsistente,
com as funções de onda de Kohn-Sham expandidas em uma combinação linear de orbitais atômicos. Nossos resultados mostram que para a adsorção de um átomo de flúor, a configuração mais estável ocorre quando o átomo de flúor
é adsorvido sobre o átomo de boro (FB). As configurações com adsorção de flúor em carbono (FCI e FCII) são menos favoráveis do que a adsorção ao FB, enquanto que a reação FN é instável. Quando o átomo de flúor é adsorvido nas nanoestruturas
de BC2N a configuração local é modificada. Observa-se que o átomo ligado ao átomo de flúor desloca-se para fora da superfície dos nanotubos e em relação à monocamada temos um deslocamento deste átomo para fora da sua superfície.
As propriedades eletrônicas apresentam características semelhantes em ambos os nanotubos e também para a monocamada. A configuração FCII faz com que as
nanoestruturas de BC2N apresentem características aceitadoras e a configuração FCI faz com que essa estrutura apresente características doadoras. Para a adsorção de flóuor na configuração mais estável temos níveis rasos presentes na estrutura de bandas. Quando é feita a variação da densidade de flúor em uma monocamada de BC2N, a configuração mais estável é obtida quando os átomos de flúor são adsorvidos
sobre átomos de boro formando uma linha, e na região do topo da banda de valência níveis de defeito podem ser observados. Em relação às propriedades eletrônicas é possível observar que em todas as estruturas ocorre uma perturbação
no fundo da banda de condução. Na região do topo da banda de valência níveis de defeitos podem ser observados. Onde podemos obsevar que essas estruturas apresentam características de semicondutor do tipo-p para baixas densidades de flúor e metálicas para altas densidades. Temos que a adsorção de flúor provoca uma quebra de degenerescência de spin o que faz com que o sistema apresente um momento magnético de spin. O valor absoluto desse momento magn´etico de spin depende da densidade de flúor adsorvido.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9219 |
| Date | 09 September 2011 |
| Creators | Barbosa, Rafael de Carvalho |
| Contributors | Baierle, Rogério José, Flores, érico Marlon de Moraes, Silva, Ivana Zanella da |
| 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, 500, 500, 300, b9eaf9d0-56e3-4101-a0a4-9cdee08d2a3a, 215c335a-d54a-48f6-9b4d-e890626efbcd, bce48fa2-be48-48b8-8c70-998ba4302656, 46a7fa83-a2f4-4692-b2aa-ee78b9fd5dd1 |
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