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Dissociação da molécula de água em superfícies de silício: um estudo teórico

Sousa, Regina Lélis De

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física 2010-03-03

Acesso online

  • Título:
    Dissociação da molécula de água em superfícies de silício: um estudo teórico
  • Autor: Sousa, Regina Lélis De
  • Orientador: Caldas, Marilia Junqueira
  • Assuntos: Fisica Da Matéria Condensada; Física Do Estado Sólido; Condensed Matter Physics; Porperties Of Solids; Solid State Physics
  • Descrição: O silício é o material-base para a indústria de microeletrônica e tem acompanhado a evolução para a nanoeletrônica. Em várias aplicações é importante o processo de química molhada que prevê a presença de moléculas de água na superfície do semicondutor. Todavia, muito pouco ainda é conhecido, teórica e experimentalmente, sobre os mecanismos e as estruturas resultantes da reação da molécula de H2O sobre Si. Aqui, nós apresentamos nosso estudo da dissociação de uma molécula de água sobre as superfícies Si(100)(2x1) (superfície limpa) e Si(100)(2x1):H superfcie monohidrogenada). Nossos resultados foram obtidos com a Teoria do Funcional da Densidade (DFT), enquanto os caminhos de menor energia para a decomposição da molécula sobre a superfície foram obtidos com a metodologia denominada CI-NEB (Climbing Image - Nudging Elastic Band). Nossos resultados mostraram que a dissociação da molécula de água sobre a superfície limpa é independente do sítio de ataque à superf´cie e esta interação ocorre de maneira correlacionada. O produto HSiSiOH desta reação é estável, e a posterior decomposição ocorre via energia térmica. Neste caso, nós mostramos que a transferência do átomo de oxigênio para o dímero é energética e cineticamente favorável em relação à oxidação de sítios subsuperficiais. A superfície monohidrogenda mostra-se muito resistente ao ataque oxidativo. Constatamos que alguns processos oxidativos tem dependêencia com o sítio de ataque, enquanto outros são indiferentes se a interação ocorre em regiões de vale ou sobre a fileira de dímeros. Nossos resultados evidenciam que a rota de ataque sugerida pelos experimentais nao se mostrou cineticamente viável. Assim, nós propomos duas novas rotas oxidativas, uma relacionada à oxidação do dímero e outra de sítio de subsuperfície. Nós provamos que estas duas novas possibilidades são cinética e energéticamente viáveis. Finalmente, apresentamos uma análise das modificações do perfil de corrente de tunelamento (STM - Scanning Tunneling Microscopy) provocadas por estes defeitos. Deste modo, n´os esperamos que este trabalho possa ser uma motivação para a comprovação de nossos resultados.
  • DOI: 10.11606/T.43.2010.tde-29062010-100646
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Instituto de Física
  • Data de criação/publicação: 2010-03-03
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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