Investigación

 

Propiedades electrónicas de la hoja de carburo de germanio tipo grafeno

 

E. Chigo Anotaª, G. Murrieta Hernández^b

 

ª Cuerpo Académico Ingeniería en Materiales–Facultad de Ingeniería Química, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Ciudad Universitaria. Col. San Manuel. Puebla, Pue., 72570, México, e–mail: echigoa@yahoo.es.

^b Facultad de Matemáticas–Universidad Autónoma de Yucátan, Periférico Norte, Tablaje 13615, Merida, Yucatán, 97110, México.

 

Recibido el 4 de junio de 2010
Aceptado el 30 de noviembre de 2010

 

Resumen

A través de cálculos de primeros principios basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) a nivel LDA (PWC) se investigan las propiedades electrónicas de la hoja de carburo de germanio (GeC) no dopada y dopada con nitrógeno. Además, se analiza el efecto de las vacancias de germanio y carbono sobre las propiedades electrónicas de este material.

Se encuentra que la geometría (óptima de las hojas de GeC es plana, esto tanto para el caso del modelo dopado como el no dopado. Por otro lado, la presencia de una vacancia de germanio en la hoja de Ge₁₁C₁₂N₁₂ resulta en la inestabilidad de dicho sistema. Los cálculos realizados muestran una transición semiconductor–semimetal debido a la incorporación de N en la hoja de Ge₁₂C₁₂H₁₂, obteniéndose valores de brecha prohibida de 2.34 y 0.17 eV, para el modelo no dopado y el dopado con N, respectivamente. Un fuerte incremento en la polaridad de la hoja se presenta cuando un defecto N_C es introducido en la estructura, pasando de iónico a covalente.

Descriptores: Carburo de germanio; teoría DFT.

 

Abstract

Through first principles calculations based on the Density Functional Theory (DFT) at the level of LDA (PWC) the electronic properties of un–doped and nitrogen doped germanium carbide sheets (GeC) were studied. The effect of structural vacancies on the electronic properties of the proposed models was investigated.

It was found that the optimal geometry of the GeC sheet is planar, same is true for the nitrogen doped model. On the other hand, it was concluded that the presence of a germanium vacancy leads to structural instability of the Ge₁₁C₁₂N₁₂ system.

A semiconductor–metal transition was detected when N is incorporated in the Ge₁₂C₁₂H₁₂ system; band gap energies of 2.34 and 0.17 eV were estimated for un–doped an N doped models, respectively. Furthermore, the incorporation of a carbon antisite (Nc) leads to a strong increase of polarity, changing form ionic to covalent.

Keywords: Germanium carbide; DFT theory.

 

PACS: 31.10+z; 31.15.Ar; 31.15Ew

 

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Agradecimientos

Este trabajo fue parcialmente apoyado por el proyecto VIEP–BUAP (CHAE–ING1I–I), FIQ–BUAP (2010–2011), y Cuerpo Académico Ingeniería en Materiales (BUAP–CA–177).

 

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