Efecto de Vacancias Cargadas de Oxígeno en ZnO a Diferentes Concentraciones: Estudio DFT

GALLEGOS M. V.; JUAN J. ; LUNA C. R.; THOMAS H. J.; DAMONTE L. C.; SAMBETH J. E.; JASEN P.

La Plata

Congreso; 102a REUNIÓN DE LA ASOCIACIÓN FÍSICA ARGENTINA 102a RAFA 2017 LA PLATA, 26 al 29 de SEPTIEMBRE de 2017; 2017

Unuversidad de la Plata-Dpto de Fisica-Facultad de ciencias exactas

El ZnO es un semiconductor binario que cristaliza en una estructura tipo blenda de zinc (P63mc) cuando se lo hace crecer sobre sustratos con estructura cúbica,. En este último tiempo la comunidad científica ha prestado interés a este material debido a su naturaleza semiconductora y sus potenciales aplicaciones en optoelectrónica. Como en cualquier otro material semiconductor hay presentes vacantes y particularmente vacantes con estado de carga. Por esta razón se realiza un estudio teórico de vacancias de oxígeno (VO) con diferentes estados de carga q (q: 0, +2). Los cálculos se realizan con el paquete VASP dentro del marco de la teoría DFT. La VO se genera removiendo un átomo de O del centro de la súper-celda. Para lograr diferentes concentraciones de vacancias se utilizan dos súper-celdas: una de 36 átomos (Zn18O18, 2.8%) y otra de 72 (Zn36O36, 1.4%). Los resultados muestran que la presencia de VOq produce una reducción del volumen en la estructura; en el caso de VO0 la misma es de 2.35% (de 42.49Å3 a 41.49Å3) y en la VO2+ la reducción es de 2.28 % (de 42.49Å3 a 41.52Å3). Esto se debe a una ligera contracción en los parámetros de red de la celda. Por otro lado se obtuvo momento magnético nulo tanto en la estructura perfecta como con defecto. Respecto a la energía de formación (Eform)se encontró que la misma no presenta diferencia respecto a la concentración de vacancias. La banda prohibida aumenta en el caso de VO0 (de 1.73 eV a 2.32 eV) mientras que VO2+ presenta una reducción (de 1.73 eV a 1.21 eV). En todos los casos el comportamiento del ZnO perfecto y con vacancia de oxígeno (neutra o positiva) es como el de un semiconductor tipo p.