Jessica Cuesta, PhD. Silvia González

1. Modelización DFT de la depositación de monocapas metálicas en superficies: metales en semiconductores: Ag/Ge (111) y Pb/Si (111) Jessica Cuesta, PhD. Silvia González Universidad Técnica Particular de Loja Ingeniería Química Instituto de Química Aplicada Físico química computacional de materiales

2. Objetivos • Estudiar las interacciones entre Ag/Ge y Pb/Si para explicar la formación de las diferentes estructuras que forman estos sistemas. • Explicar los cambios en las energía superficiales observados en los sistemas formados por monocapas de Ag en Ge y Pb en Si. • Estudiar las distintas propiedades de estos sistemas para poder justificar sus aplicaciones futuras.

3. Nanomateriales • La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia.

4. Introducción Plata Es un metal de transición blanco, brillante, blando, dúctil, maleable. La plata, que posee las más altas conductividades térmica y eléctrica de todos los metales, se utiliza en puntos de contacto eléctricos y electrónicos. Plomo Es un metal gris azulado, blando y pesado. Se utiliza en aleaciones para la fabricación de acumuladores, forros para cables, elementos de construcción, pigmentos, soldadura suave y municiones.

5. Germanio Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, quebradizo. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante Se aplica en fibras ópticas, en electrónica, aleaciones SiGe, etc. Silicio Forma parte de la familia de los carbonoides. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre. Debido a que es un material semiconductor, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica.

6. Mecanismos de crecimiento Tres mecanismos conocidos: • Velmer Weber (VM) • Frank van der Merwe (FV) • StranskiKrastanov (SK)

7. Experimental • Basile, L.; Hong,Hawoong; Czoschke, P.; Chiang, T. C., X-ray studies of the growth of smooth Ag films on Ge (111) –c 2x8. Applied Physics Letters 2004, 84 (24). • Czoschke, P.; Hong, Hawoong; Basile, L.; Chiang, T. C., Quantum size effects in the surface energy of Pb/Si (111) film nanostructures studied by surface x-ray diffraction and model calculations. Physical Review 2005, 72 (075402).

8. Metodología Debido a que es un estudio teórico utilizamos el siguiente software: • VASP (Vienna Ab initio SimulationPackage) basado en DFT (Teoría de la Densidad del Funcional). • MaterialsStudio, usado para modelar estructuras posibles • VMD para visualizar las estructuras

9. Cristales Plata Plomo Estructura: FCC Parámetro de red Experimental: 4.0853Å Teórico: 4.16Å Estructura: FCC Parámetro de red Experimental: 4.9508Å Teórico: 5.0301Å

10. Germanio Silicio Estructura: diamante Parámetro de red Experimental: 5.6575Å Teórico: 5.7785Å Estructura: diamante Parámetro de red Experimental: 5.4309Å Teórico: 5.4904Å

11. Superficies Sistema Ag/Ge

12. Sistema Pb/Si

13. Resultados: Sistema Ag/Ge Energías atómicas Energía superficial endotérmica Energía bulk es menor que la energía del slab

14. Sistema Pb/Si Energías atómicas Energía superficial endotérmica Energía bulk es menor que la energía del slab

15. Sistema Pb/Si

16. Sistema Ag/Ge

17. Conclusiones: • La energía de bulk disminuye conforme aumenta el número de monocapaspara cada elemento. • Las energías obtenidas son endotérmicas, esto concuerda con los trabajos experimentales, ya que se necesitó energía para la depositación. • En el caso de Pb/Si, es más estable cuando se depositan 3, 4 y 6 monocapas de Pb. • Respecto a los método de crecimiento, para el sistema Ag/Ge se puede observar una tendencia al mecanismo VM. • En cambio para el sistema Pb/Si se logró observar una tendencia al mecanismo SK. • Los datos obtenidos de las distancias en la interfaz son similares al radio covalente teórico de este enlace.

18. Trabajo a futuro • Realizar cálculos para poder obtener propiedades electrónicas de los sistemas, lo cual determinaría en si el comportamiento de estos, como propiedades magnéticas y su conductividad eléctrica y calórica, logrando así justificar sus aplicaciones

19. Gracias