Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3544| Adsorción de átomos de oxígeno sobre la superficie grafeno/GaN(0001) Adsorption of oxygen atoms on the graphene/GaN (0001) surface | |
| FABIAN HERRERA RODRIGUEZ | |
| María Guadalupe Moreno Armenta | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| grafeno, GaN, superficie, oxidación, adsorción graphene, GaN, surface, oxidation, adsorption | |
| El grafeno y óxido de grafeno reducido se utilizan de forma indistinta en dispositivos electrónicos basados en nitruro de galio, esto se debe a la similitud que presentan tanto en transparencia como en alta conductividad térmica. Sin embargo, hasta la fecha, no hay trabajos teóricos que analicen de forma detallada los cambios que se producen debido a la presencia de oxígeno en la superficie grafeno/ GaN (0001). En este trabajo, mediante laTeoría del Funcional de la Densidad, estudiamos los cambios que se producen entre la interacción de los átomos de carbono y de galio en la superficie grafeno/GaN (0001) debido a la adsorción de átomos de oxígeno en ella. Se logró determinar la presencia de enlaces covalentes entre carbono y galio en la superficie, los cuales se reordenan al momento de la adsorción de oxígeno. Otro efecto en la superficie, a causa de la presencia de oxígeno, es el incremento en la ondulación del grafeno (de 0.54 Å a 1.01 Å) así como en la capa más externa de galio (de 0.22 Å a 0.38 Å) en la superficie a medida que se incrementa la cobertura de oxígeno. Por otra parte, basados en la energía de formación, la superficie solo puede adoptar dos estados: como superficie limpia o mayormente oxidada; los estados intermedios son poco probables de obtener debido a una energía de formación positiva. De esta forma, cuando la superficie está expuesta a bajas concentraciones de oxígeno, permanece limpia; mientras que, cuando la superficie se encuentra expuesta a altas concentraciones de oxígeno, la primer estructura en obtenerse es una con 7 átomos de oxígeno adsorbidos, la cual podría seguirse oxidando si se aplica energía al sistema. A su vez, las propiedades electrónicas que corresponden a los estados permitidos son: material conductor en la superficie limpia y material semiconductor en la superficie mayormente oxidada. Por otra parte, se comenzaron estudios donde se incluyó hidrógeno en la superficie además del oxígeno presente, dando como resultado una disminución en la energía de formación de todo el sistema, lo cual influyó también en las propiedades electrónicas ya que la superficie más estable con un solo átomo de hidrógeno (con propiedades conductoras) posee una energía de formación similar a la superficie más estable con 7 y 11 átomos de oxígeno adsorbidos (con propiedades semiconductoras). Reduced-graphene oxide and graphene have similar properties such as high thermal conductivity and transparency; due to that, those compounds are used in gallium nitride-based electronic devices. However, until today, there is no theoretical investigation that analyses in detail the changes produced by the presence of oxygen in the graphene/GaN (0001) surface. In this work, applying Density Functional Theory, we studied the changes produced in the interaction between carbon and gallium atoms in the graphene/GaN (0001) surface due to the adsorption of oxygen atoms on it. We determined the presence of covalent bonds between carbon and gallium atoms on the surface, that suffer a reordering when an oxygen atom is adsorbed on it. Another effect caused by the presence of oxygen in the surface is the increase of the vertical buckling of graphene (from 0.54 Å to 1.01 Å) and the topmost gallium layer (from 0.22 Å to 0.38 Å) as oxygen concentration increases. Moreover, based on the formation energy, the surface can only adopt two states: such as clean surface or most possible oxidized; intermediate states are unlikely due to positive formation energy. In this way, when the surface is exposed to low oxygen concentrations, it remains without oxygen; when the surface is exposed to high oxygen concentrations, the first structure obtained is with 7 oxygen atoms adsorbed, then its possible to obtain a more oxidized surface but is required to apply energy to the system. In addition, the electronic properties that correspond to the two states are a conductor for the clean surface and a semiconductor for the oxidized surface. On the other hand, we also considered the inclusion of hydrogen in an oxidized surface, resulting in a decrease in its formation energy. This inclusion also influence the electronic properties of the resulting surface, because of a more stable structure with one hydrogen atom adsorbed (with conductive properties) has similar formation energy that the most stable surface with 7 and 11 oxygen atoms adsorbed (with semiconductor properties). | |
| CICESE | |
| 2021 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Herrera Rodríguez, F. 2021 . Adsorción de átomos de oxígeno sobre la superficie grafeno/GaN(0001). Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 62 pp. | |
| RESISTENCIA DE MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Física de Materiales |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Fabian Herrera Rodríguez_03 marzo 2021.pdf | Versión completa de la tesis | 39.94 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |