Métodos DFT y STM de primeros principios para el estudio de superficies semiconductoras con adsorbatos pasivación, nanohilos y transiciones de fase

Abstract

Durante la tesis se han combinado dos métodos basados en DFT (teoría del funcional de la densidad) para la busqueda de las estructuras de mínima energía de los sistemas estudiados: uno rápido (FIREBALL) para explorar el espacio de fases y otro más exacto (CASTEP) para refinar. Esta evidencia no es suficiente para determinar la estructura buscada, con lo que se realizan simulaciones STM (microscopio efecto túnel) para comparar con el experimento. Para ello emplearemos el modelo desarrollado por nuestro grupo, basado en el formalismo de Green-Keldysh para sistemas fuera del equilibrio. Estos cálculos teóricos se combinan con experimentos (STM, STS, fotoemisión, LEED, RBS) para llegar a una perfecta comprensión de los complejos sistemas estudiados a lo largo de la tesis: Se/GaAs(001)-2x1. Se estudia la pasivación química y electrónica de la superficie GaAs(001) con Se (la primera es exitosa y la segunda sólo para los sustratos dopados tipo n). A partir de datos de fotoemisión llegamos a que se termina tipo Ga2Se3. Comparando los cálculos energéticos tenemos 3 estructuras que compiten. La alta corrugación observada en la imagen STM solo se logra para estructuras con un Se superficial (lo que descarta los modelos con dímeros), lo que nos lleva a proponer el modelo 3B. Ga/Si(112)-6x1. Estudiamos la formación de cadenas metálicas sobre superficies semiconductoras. Los cálculos teóricos y el STM experimental desechan el modelo originalmente propuesto, por lo que buscamos uno nuevo. El que mejor reproduce las nuevas imágenes STM (y tiene menor energía) es un modelo con 2 cadenas (en lugar de una ) de 5 Ga con un hueco. Estas vacantes forman un zigzag que reproduce lo obsevado en el STM. El sistema posee fluctuaciones en el extremo de la cadena de Ga más alta, esto se explica con la formación de un dímero Ga-Si que permite dichas fluctuaciones sin que la imagen de estados llenos cambie. Por último, el nuevo modelo es