Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present thesis shows a study of native defects (vacancies and antisites) in
Beryllium Monoxide (BeO) by means of first principle calculations within Density
Functional Theory (DFT). We made use of Local Density Aproximation (LDA) in
order to approach correlation and shift term, and ultrasoft pseudopotentials in order
to describe the electron-core interaction. The Kohn-Sham orbitals were described
by plane waves expansion method. BeO was studied in two cristaline structures:
wurtzite and zinc blend. Our results confirm the greater stability of wurtzite, as
well as that both wurtzite and zinc blend are semiconductors with a broad gap.
We noticed that all defects we have studied have shorter formation energy in a
BeO wurtzite structure than in a zinc blend one. We showed that native defects in
BeO, either in wurtzite or zinc blend, introduce levels in the forbidden band of the
crystal causing considerable changes in eletronic properties, and, for some defects,
we identified metal features. Charge Density and Projected State Density (PDOS)
calculations allowed us to determine the origin of such levels. For vacancies, we
noticed that defects levels have always originated from neighboring vacancy sites,
and that. Be vacancy makes BeO to have a metal feature. In antisites, defects levels
originated from the substitutional atoms themselves as well as from their neighboring
atoms. When in a BeO wurtzite structure, both Be that is O substitutional in (BeO)
and O that is Be substitutional in (OBe) keep the semiconductor feature of the
material with a significant energy gap decrease. However, in zinc blend structure,
the same defects change the semiconductor feature to metallic. / Usando cálculos de primeiros princípios, dentro do formalismo da Teoria do Funcional da Densidade (DFT), estudamos defeitos nativos (vacâncias e antiss´ıtios) em
Mon´oxido de Ber´ılio (BeO). Utilizamos a aproxima¸c ao da densidade local (LDA)
para tratar o termo de troca e correla¸c ao e pseudopotenciais ultrasuaves para descrever
a intera¸c ao el´etron-caro¸co. Os orbitais de Kohn-Sham foram descritos usando
uma expans ao em ondas planas.
Estudamos o BeO em duas estruturas cristalinas, a wurtzita e a blenda de zinco.
Nossos resultados confirmam a maior estabilidade da wurtzita, e ambos as estruturas
s ao semicondutores com um gap amplo. Observamos que todos os defeitos estudados
possuem menor energia de forma¸c ao quando presentes na estrutura da wurtzita do
BeO, em compara¸c ao com a estrutura blenda de zinco.
Mostramos que a presen¸ca de defeitos nativos no BeO, tanto na wurtzita como
na blenda de zinco, introduzem n´ıveis na banda proibida do cristal, ocasionando
mudan¸cas consider´aveis nas propriedades eletr onicas, e para alguns defeitos caracter
´ısticas met´alicas s ao observadas. C´alculos de densidade de carga e de densidade
de estados projetada (PDOS), permitiram determinar a origem desses n´ıveis. Para
as vac ancias, observamos que os n´ıveis de defeito se originam sempre dos ´atomos
vizinhos ao s´ıtio da vac ancia, e que a presen¸ca da vac ancia de O n ao altera o car´ater
semicondutor do material, enquanto que a presen¸ca da vac ancia de Be faz com que
o BeO passe a ter um car´ater met´alico.
No caso dos antiss´ıtios, os n´ıveis de defeito se originam dos pr´oprios ´atomos
substitucionais, e dos ´atomos vizinhos ao antiss´ıtio. Quando presentes na estrutura
wurtzita do BeO ambos antiss´ıtios, Be substitucional ao O (BeO) e O substitucional
ao Be (OBe), mant´em o car´ater semicondutor do material, com uma redu¸c ao significativa
no gap de energia. J´a na estrutura da blenda de zinco, estes mesmos defeitos
alteram o car´ater semicondutor do material para met´alico.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9200 |
| Date | 19 October 2009 |
| Creators | Wrasse, Ernesto Osvaldo |
| Contributors | Baierle, Rogério José, Arantes Junior, Jeverson Teodoro, Pereira, Luis Gustavo |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, 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:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 500, 500, 500, 500, b9eaf9d0-56e3-4101-a0a4-9cdee08d2a3a, 4aedf9f9-fb9c-4f7b-b45a-d1678fee0c2c, 63c157f9-1367-4494-97ee-b3a3702b89b4, d29e77db-d3e0-4d6a-a139-0b25c655f83d |
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