Investigación

 

Influencia de la geometría y dopaje en las propiedades electrónicas de la hoja SiC

 

Ernesto Chigo Anota

 

Cuerpo Académico Ingeniería en Materiales–Facultad de Ingeniería Química, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, C.U. San Manuel, 72570, Puebla, México, e–mail: echigoa@yahoo.es

 

Recibido el 4 de noviembre de 2010
Aceptado el 7 de junio de 2011

 

Resumen

Se analiza el efecto de la geometría en las propiedades electrónicas de la hoja de carburo de silicio (SiC) usando para ello la Teoría del Funcional de la Densidad a nivel de la Aproximación de la Densidad Local (LDA), usamos un modelo de cúmulo rectangular (Si₁₂C₁₂H₁₂) y triangular (Si₁₂C₁₂H₁₀) para representar a la hoja con extremo tipo arcmchair y zig–zag, respectivamente. La estabilidad estructural se logra obteniendo frecuencias de vibración positivas, indicando los resultados que los dos modelos son estables con comportamiento electrónico en el rango de semiconductores (2.75 eV para la triangular y 1.15 eV para la rectangular) y con polaridad baja (12x 10^–3 Debye) para el caso triangular y para el arreglo rectangular presenta alta polaridad (5271.7x 10^–3 Debye). Por otro lado, cuando dicha hoja rectangular es dopada con un átomo de nitrógeno presenta estabilidad estructural (cuando se sustituye un C por un N), además presenta una transición semiconductor–semimetal y alta polaridad (6328.7x 10^–3 Debye) análoga con la hoja sin dopaje.

Descriptores: Carburo de silicio; extremo zig–zag; extremo armchair; teoría DFT.

 

Abstract

In this work it is presented a study concerning the effect of geometry and nitrogen doping on the electronic properties of the silicon carbide (SiC) sheet by means of the Density Functional Theory (DFT) at the level of Local Density Approximation (LDA). Two different basic geometries were used to model the SiC system: rectangular (arcmchair type; Si₁₂C₁₂H₁₂) and triangular (zig–zag type; Si₁₂C₁₂H₁₀). It was found that both systems are stable. Although a semiconductor behavior was recognized for both models, the gap energy shows strong dependence on the geometry. While the calculated gap energy for the rectangular cluster was 1.15 eV, for the triangular geometry it was twice as large (2.75 eV). A transition from covalent to ionic character by controlling the geometry of the SiC cluster is reported. The calculated dipolar moment for the triangular and rectangular cluster was 12x 10^–3 and 5271.7x 10^–3 Debye, respectively. Finally the effect of nitrogen doping on the structural stability and electronic properties of the systems are discussed.

Keywords: Silicon carbide; zig–zag edge; armchair edge; DFT theory.

 

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

 

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Agradecimientos

Este trabajo fue parcialmente apoyado por los siguientes proyecto: VIEP–BUAP (No. CHAE–ING11–I), FIQ–BUAP (2010–2011) y Cuerpo Académico–FIQ (BUAP–CA–177).

 

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