Estudio FP-APW+lo de Interacciones Hiperfinas Dinámicas en el semiconductor ZnO dopado con impurezas Cd y Co

E. L. MUÑOZ; L.F.D. PEREIRA; M. MERCURIO; M. CORDEIRO; A. W. CARBONARI; J. MESTNIK-FILHO; M. RENTERÍA

San Miguel de Tucumán

Congreso; IV Reunión Nacional de Sólidos 2011; 2011

UNT

Cálculos ab initio de estructura electrónica, realizados en el marco de la Teoría de la Funcional Densidad (DFT) aplicados al estudio de óxidos semiconductores dopados, resultan ser muy útiles para la predicción de determinados observables. Estos observables, los cuales son calculados en loa sitios de las impurezas substitucionalmente localizadas en la red del huésped, pueden ser medidos con gran precisión. Finalmente, a partir del doble abordaje experimental y de primeros principios es posible caracterizar las relajaciones estructurales y electrónicas producidas por la inclusión de dichas impurezas en el semiconductor. El tensor Gradiente de Campo Eléctrico es un observable fuertemente dependiente de la configuración electrónica de la impureza en su entorno sub-nanoscópico debido a su dependencia con r-3 respecto de la carga que lo produce. Desde el punto de vista experimental, este observable puede ser obtenido con gran precisión vía la técnica de las Correlaciones Angulares Perturbadas Diferenciales en Tiempo (PAC). Mientras que en el campo teórico, el método ab initio Full Potential Augmented Plane Wave Plus local orbitals (FP-APW+lo) actualmente es uno de los más apropiados utilizados en el cálculo del tensor GCE observado en el sitio de la impureza.   En el presente trabajo, presentamos cálculos FP-APW+lo de densidad electrónica realizados en el semiconductor ZnO dopado adicionalmente con impurezas Cd y Co.  Los cálculos son comparados con medidas experimentales realizadas en ZnO medido con la sonda PAC 111In((EC)®111Cd) y dopado con Co [1]. Las medidas PAC publicadas en [1] fueron ajustadas con una interacción hiperfina combinada (eléctrica y magnética) lo que infiere la presencia de un campo magnético hiperfino en el sitio de la sonda 111In(®111Cd). De la buena comparación entre los cálculos ab initio del GCE calculado en el sitio del Cd y las medidas PAC publicadas proponemos un escenario que describe la localización de ambas impurezas en la red huésped, las relajaciones estructurales y electrónicas producidas en la matriz debido a la inclusión de tales impurezas y se explica la presencia de magnetismo atribuido al efecto de la impureza magnética en el sistema dopado.   [1] M.E. Mercurio et al., J. Magn. Magn. Mater. 322 1195 (2010).