Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/1843/IACO-8A8STU
Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Instabilidades estruturais e eletrônicas em nanofios de silício com metais encapsulados
Autor(es): Lídia Carvalho Gomes
Primeiro Orientador: Ricardo Wagner Nunes
Primeiro membro da banca : Andre Santarosa Ferlauto
Segundo membro da banca: Ronaldo Junio Campos Batista
Resumo: O presente trabalho aborda nanofios de silício cuja estabilidade pode ser alcançada a partir do encapsulamento de metais de transição das séries 4d (Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag) e 5d (Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au). É importante ressaltar que a estrutura utilizada como unidade fundamental para tais fios, que consiste de um prisma formado por duas faces hexagonais de silício com um metal de transição em seu centro, já foi sintetizada em trabalho experimental[1]. Os resultados já obtidos mostram a existência de dois mínimos de energia distintos, com geometrias que diferem pelo encadeamento das unidades hexagonais ao longo do fio, para alguns dos elementos encapsulados, tais como Nb, Mo, Tc, Hf, W, Re, Os, enquanto para os demais metais das séries 4d e 5d um só mínimo é obtido. Pela estrutura de bandas desses fios, observamos um comportamento metálico para todos os elementos. Porém, alguns deles (Zr, Nb, Ta, Re) mostraram sofrer instabilidade de Peierls, o que provoca aberturas de gap variando entre 0.03 eV (Ta) e 0.21 eV (Zr).
Abstract: In this work, we employ an ab initiomethodology to studymonomers, dimers and nanowires of silicon clusters containing encapsulated transition metals. The encapsulation of transition metals of 4d and 5d series leads to the stabilization of clusters with a structure consisting of atwelve-atom hexagonal prism, formed by two hexagonal faces of silicon atoms with a transition metal in its center, whose chemical formula is denoted M@Si12 (where M is the metal atom), wich was synthesized in an ealier experimental work. In general, we observe trends in structural properties of these systems, strongly related to the filling of the metal d orbitals. In the case of monomers, we observe that structures withgreater stability are those with metals that have semi-filled d shells. The greater stability of the monomers in these cases, suggests a lower propensity to form extended structures such as nanowires, which is the behavior that we observed for the wires, which have lower bindingenergies when such metals are encapsulated along the wire axis.We also study nanowires formed from monomers and dimers used as fundamental units of single and double period wires, respectively. The single-period wires basically display two types of structures, which we classify as ZZPS in the case of two types of single-period zigzaglikedistortion of the monomer units, and regular, where the monomer unti remains with its geometry essentially unaltered. All single-period wires display metallic behavior. In the case of wires formed by dimers, we work with structures with Zr, Nb and Ta. We see that these wires undergo a Peierls distortion, with energy gaps ranging from0.03 eV (Ta) to 0.21eV (Zr). Finally, we identify a dimer with stoichiometry M2@Si18 that has formation energy lower than theM2@Si24 dimer. The study of nanowires formed by dimers of the typeM2@Si18, and a more complete investigation of the occurrence of Peierls instability in nanowires of thistype is forthcoming.
Assunto: Teoria do Funcional da Densidade
Nanofios
Monômeros
Dímeros
Metais em transição
Instabilidade de Peierls
Física
Aglomerados de silício
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/IACO-8A8STU
Data do documento: 10-Ago-2010
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