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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Defeitos intrínsecos e impurezas em nanofios de InN
metadata.dc.creator: Silva, Júlio César da
metadata.dc.contributor.advisor1: Schmidt, Tome Mauro
metadata.dc.contributor.referee1: Bôas, José Maria Villas
metadata.dc.contributor.referee2: Arantes Júnior, Jeverson Teodoro
metadata.dc.description.resumo: Nitretos semicondutores do grupo III possuem um enorme potencial para aplicações em fotodetetores e eficientes células solares. Com a recente descoberta do gap de energia do InN, de aproximadamente 0.7 eV, este pode vir a ser um semicondutor de nitreto importante para a indústria. Mais do que isso, nanoestruturas utilizando InN podem ser construídas com diferentes gaps de energia quando combinado com outros elementos ou com a criação de defeitos, o que é desejado para diferentes aplicações tecnológicas. Entretando, a dopagem em InN é uma tarefa difícil, principalmente em sistemas tipo-p. Neste trabalho nós investigamos defeitos intrínsecos como vacâncias de In e de N, assim como defeitos extrínsecos utilizando impurezas de Mg. O Mg é um bom dopante para InN, pois permite definir os materiais tipo-p e tipo-n dependendo de como este defeito é inserido no sistema, já que a dopagem de Mg tem influência direta no nível de fermi. Os nossos resultados para os defeitos de Mg substitucional In e Mg intersticial mostram o quão a presença destes defeitos podem ser energeticamente favoráveis na estrutura ao minimizar a energia de formação. Foi encontrado que vacâncias de N, Mg intersticial e Mg substitucional no sítio do N, no bulk e nanofio de InN são semicondutores tipo-n e vacância de In e Mg substitucional no sitio de In são semicondutores tipo-p. Os nanofios de InN apresentam um gap de energia maior que o gap do bulk de InN, o que ocorre devido ao confinamento quântico. Para os nanofios de InN, os defeitos com baixa energia de formação são Mg substitucional no sitio do In e Mg intersticial, que são tipo-p e tipo-n respectivamente. Resultado bem parecido com o encontrado para o bulk. Estes valores de energia de formação são um pouco menores no bulk que no nanofio de InN. No estudo dos defeitos de carga foi possível verificar que estruturas como vacância de In e Mg substitucional no sítio de In tendem a ganhar elétrons já que apresentam menores energias de formação para os casos 1- e 2-. Por outro lado, ocorre o inverso para os defeitos de vacância de N, Mg intersticial e Mg substitucional no sítio de N que tendem a perder elétrons, já que apresentam menores energias de formação para os casos 1+, 2+.
Abstract: Group III nitride semiconductors have a huge potential for applications in photodetectors and efficient solar cells. With the recent discovery of the InN band gap of about 0.7 eV, this might be a semiconductor nitride important for the industry. More than that, nanostructures using InN can be built with different gaps of energy when combined with other elements or the creation of defects, which is desired for different technological applications. However, the doping in InN is a difficult task, especially in p-type systems. This study investigates intrinsic defects such as In and N vacancies, as well as extrinsic defects using Mg impurities. Mg is a good dopant in InN, because it can be a p-type or n-type depending upon how the defect is incorporated in the system, since the Mg doping has a direct influence on the Fermi level. Our results for Mg defects substitutional at In site and interstitial show energetically favorable structures. It was found that N vacancy, Mg interstitial and Mg substitutional at N site in bulk and InN nanowire are n-type semiconductor; while In vacancy and Mg substitutional at In site are p-type semiconductors. InN nanowires have a band gap larger than the bulk band gap, which occurs due to quantum confinement effects. For InN nanowires, the lowest formation energies are found for Mg substitutional at In site, and Mg interstitial, which are p-type and n-type, respectively. This results are very similar to that found for the InN bulk. The formation energy values are somewhat smaller in bulk than in InN nanowire. We also study charged defects, where we observed that In vacancy and Mg substitutional at In site tend to gain electrons since they have lower formation energies for 1- and 2- charged defects. On the other hand, the opposite occurs for N vacancy, Mg interstitial and Mg substitutional at N site tend to lose electrons, since they have lower formation energies for 1+ and 2+ charged defects.
Keywords: Teoria do funcional da densidade
Defeitos em cristais de InN
Nitretos
Materiais nanoestruturados
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Ciências Exatas e da Terra
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Física
Citation: SILVA, Júlio César da. Defeitos intrínsecos e impurezas em nanofios de InN. 2014. 77 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15674
Issue Date: 19-Dec-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Física

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