Estabilidad estructural y electrónica para la adsorción de Nb sobre la superficie polar del AlN

Abstract

Se reportan cálculos de primeros principios con el fin de analizar la adsorción y la difusión de un átomo de Nb en la superficie AlN (0001) con una geometría 2 × 2, la cual se construye con el modelo de supercelda. En los cálculos se resuelven las ecuaciones de Konh-Sham con una base de ondas planas y pseudopontenciales atómicos, para lo cual se utiliza la aproximación del gradiente generalizado (GGA) para describir la interacción electrón-electrón, dentro del marco de la teoría del funcional de la densidad (DFT). Con el propósito de estudiar el modelo de adsorción más favorable, se consideran los sitios de alta simetría T1, T4 y H3. Se encuentra que las estructuras energéticamente más favorables corresponden a la de un átomo de Nb localizado en los sitos H3 y T4, mientras que la adsorción del Nb sobre un átomo de aluminio (sitio T1) es desfavorable. La difusión del Nb sobre la superficie muestra una energía de activación de 0.453 eV de T4 hacia H3. Los resultados de las reconstrucciones adsorbato-superficie en los diferentes puntos de alta simetría presentan una relajación lateral de unas centésimas de angstrom con relación a su configuración más estable. Finalmente, se comparan la densidad de estados de la superficie limpia AlN(0001) y las reconstrucciones que presentan mayor favorabilidad energética.