Análise computacional de defeitos intersticiais em nanocristais de Si

Abstract

Neste trabalho são estudadas diferentes propriedades de defeitos intersticiais em silício cristalino e nanocristais de silílico. Os modelos são baseados na teoria do funcional da densidade. Numa fase inicial são feitos testes de convergência para escolher parâmetros de modelação, em particular as funções de base. Para clarificar a identidade de alguns centros de origem intersticial, são estudados vários modelos de defeitos tri- e tetra-intersticiais numa supercélula de silício. São estudadas a geometria dos defeitos representados por estes modelos, bem como a sua energia de formação e níveis elétricos. Posteriormente, são calculados a população de Mulliken e o acoplamento hiperfino. Os mesmos cálculos são feitos para o carbono interstícial como forma de estudar a validade do modelo. Com o objetivo de estudar a segregação e estabilidade de autointerstícios em nanocristais de silício, para diferentes posições de um defeito autointersticial em nanocristais de silício de diferentes tamanhos é calculada a energia de formação do defeito.

In this work, di erent proprieties of interstitial defects are studied in crystaline silicon and silicon nanocrystals. The models are based on the Density Functional Theory. In an initial phase, several convergence tests are made in order to choose modelling parameters, in particular the basis functions. To clarify the identity of some centers with interstitial origin, several models of tri- and tetra-interstices are studied in a silicon supercell. The geometry of the defects represented by these models is studied, as well as the formation energy of the electronic levels. After that, the Mulliken population and the hyper ne coupling are calculated. The same calculations are made for the interstitial carbon as a way to study the model validity. Aiming to study the self-interstitial segregation and stability in silicon nanocrystals, for di erent positions of an self-interstitial defect in silicon nanocrystals of di erent sizes, the formation energy of the defect is calculated.