METODOLOGÍA TIGHT-BINDING, ESTTRUCTURA ELECTRÓNICA DELS PNICTIDES I MODES DE FONO DELS SEMICONDUCTORS TIPUS DIAMANT

Autor: ROMAN VIÑAS RAMÓN WIFREDO
Año: 1989
Universidad: AUTONOMA DE BARCELONA
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS
Centro de lectura: CIENCIAS
Director: PASCUAL GINZA JORDI
Tribunal: MUÑOZ DOMÍNGUEZ JUAN S. , MORA AZNAR M. TERESA , MORENZA GIL JOSÉ LUIS , CAMASSEL JEAN , JIMÉNEZ LÓPEZ JUAN
Resumen de la tesis

El objetivo del trabajo es definir una metodología tight-binding suficientemente completa como para determinar las propiedades dinámicas de los semiconductores tipo diamante y la estructura electrónica de las zincblendas: calcopiritas y pnictides. Esta metodología debe proporcionar también unos resultados acordes con las experiencias y, al mismo tiempo, tiene que permitir realizar un análisis suficiente del impacto de los parámetros y hipótesis del modelo en los resultados obtendios. A este efecto, en primer lugar se realiza un estudio crítico de los diferentes tight-binding existentes. El resultado de este estudio nos induce a determinar un nuevo modelo que se utilizará, posteriormente, para determinar las propiedades más importantes de semiconductores diamente y zinc blenda. El modelo se basa en: * Preservar la química de los enlaces sp3 en los semiconductores. * Relacionar los términos de autoenergía en el hamiltoniano con las energías atómicas de los átomos aislados y. * Una ley de escala universal para modelizar las interacciones entre los elementos no diagonales del hamiltoniano. A fin de limitar el número de parámetros libres se consideran, inicialmente, interacciones entre primeros vecinos aun conociendo de antemano que algunas de las características de las bandas electrónicas no se resolverán correctamente. Posteriormente se extiende el modelo introduciendo algunos parámetros para las interacciones entre segundos vecinos. Una vez confrontados los resultados para las bandas electrónicas de los semiconductores tipo IV, III-V y II-VI se aplica el modelo a compuestos más complejos y de interés tecnológico como son las zincblendas: pnictides y calcopiritas. Los resultados tienen un buen acuerdo con la experiencia confirmando las posibilidades de estos modelos semiempíricos para un espectro amplio de sistemas cristalinos. En este estudio no se han realizado cálculos para calcopiritas Ag i Cu dado que harían necesario un calculo con mayor número de parámetros debido a la hibridación de los estados tipo p superiores de la banda de valencia sin aportar novedades cualitativas. Una vez obtenido un modelo suficiente para reproducir las bandas electrónicas se utilizará para determinar algunas propiedades estructurales previo calculo de la energía total del cristal. Con este objetivo, se revisa la metodología del cálculo de funciones totales en la Zona de Brillouin utilizando la técnica de los puntos especiales iniciada por Baldereschi. De esta forma se analizan diferentes conjuntos de puntos especiales para las diferentes simetrías de cristal en ausencia de deformaciones elásticas y en las deformaciones asociadas a los diferentes modos de fonón. La segunda línea de trabajo se ha orientado a la descripción de propiedades dinámicas, concretamente modos de fonón y constantes elásticas para semiconductores tipo diamante. Se estudia también la influencia de los parámetros del modelo en la evolución de las distorsiones estructurales. La energía de las diferentes excitaciones elementales se ha obtenido como la diferencia entre la energía total del sistema distorsionado y en su estado fundamental. Tal y como se comprueba confrontando con diferentes resultados experimentales se ha obtenido un cálculo preciso en la energía de los principales modos de fonón y una buena estructura de la dispersiones de las bandas de fonón en toda la Zona de Brillouin. A pesar de estos resultados el modelo semi-empírico desarrollado tienen algunas limitaciones. Por ejemplo la descripción defectuosa de la banda de conducción condiciona la obtención de buenos resultados para el calculo de la función dieléctrica electrónica. Para resolver estas limitaciones seria necesario introducir en el modelo las interacciones hasta terceros vecinos pero al mismo tiempo, se pierde parte del interés del modelo, a saber, un reducido número de parámetros de entrada. La progresiva complejidad del modelo representaría acercarlo a otros modelos basados en aproximaciones ab-initio.
Materias relacionadas