Investigación

 

Adsorción e incorporación de Cu en la superficie GaN(0001)

 

J. Alberto Nieto, D. Alejandro Rasero, and C. Ortega López

 

Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos - GAMASCO, Departamento de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Monteria, Colombia, e-mail: diegorasero@gmail.com; cesarorlo@gmail.com

 

Recibido el 1 de junio de 2012
Aceptado el 31 de agosto de 2012

 

Resumen

En este trabajo reportamos cálculos de primeros principios para analizar la adsorción e incorporación de átomos de cobre en la superficie GaN(0001) y en las capas más profundas de un slab de GaN, en una geometría 2 × 2. Se utiliza el método del seudopotencial-ondas planas dentro del marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT). En la descripción de la interacción electrón-electrón se emplea la aproximación de gradiente generalizado (GGA). Para estudiar el modelo de adsorción de Cu más favorable consideramos los sitios especiales T1, T4, H3 y Br. Se encuentra que la estructura energéticamente más favorable corresponde al modelo 1Cu-H3, mientras que la adsorción de Cu sobre un átomo de Ga (sitio T1) es totalmente desfavorable. Además, para la incorporación de Cu en las capas más internas del slab estudiado, se encuentra que estas impurezas prefieren los sitios sustitucionales de Ga en las bicapas superiores del slab, indicando que es poco probable una migración de Cu hacia el volumen de GaN. Finalmente se analiza la densidad de estados con y sin ad-átomos de Cu.

Descriptores: DFT; método pseudopotencial-ondas planas; adsorción; superficie GaN(0001).

 

Abstract

In this work we report first principles calculations to analyze the copper adsorption and incorporation on GaN (0001) surface, and on the deeper layers of a GaN slab in a 2 × 2 geometry. The calculations were performed using the plane-wave pseudopotential method within the framework of the density functional theory (DFT). In the description of the electron-electron interaction is used generalized gradient approximation (GGA). To study the most favorable Cu adsorption model we considered T1, T4, H3 and Br special sites. We find that the most energetically favorable structure corresponds to the 1Cu-H3 model, while the Cu adsorption on top of a Ga atom (T1 position) is totally unfavorable. Furthermore, in the Cu incorporation on the deeper layers of the studied slab, we found that these impurities prefer substitutional sites of Ga in the upper bilayers of slab, indicating that they are unlikely to Cu migrate into the volume of GaN. Finally is analyzed the density of states with and without ad-atoms of Cu.

Keywords: DFT; plane-wave pseudopotential method; adsorption; GaN(0001) surface.

 

PACS: 68.35.B; 68.35.Md; 68.43.Bc; 68.43.Fg; 71.15.Mb; 73.20.At

 

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