Estudio DFT de la estabilidad de la superficie polar ZnO (000-1)-o debido a la presencia de metales de transición (Co, Mn) como dopantes

Abstract

This work presents a study, through the density functional theory (DFT), of the effect of Coand Mn as dopants -substitutional and interstitial- on the surface of polar ZnO. Formation energy, ofthese doped surfaces, was calculated and it is performed an analysis of the magnetic changes inducedby these dopant species. Moreover, the geometric changes were studied. From the formation energyvalues obtained, it is observed that the interstitial location in the first bilayer is more favorable forboth dopants. The highest magnetic moment values are obtained for substitutional Co and interstitialMn. Finally, both impurities produce a weakening of the surface zinc-oxygen bonds.

En este trabajo hemos estudiado, mediante la teoría del funcional de la densidad (DFT), el efecto de Co y Mn como dopantes -sustitucionales e intersticiales- en la superficie de ZnO polar. Se calcularon energías de formación de estas superficies dopadas, y se realizó un análisis de los cambios magnéticos que estas especies inducen. También se estudiaron los cambios geométricos producidos por estos dopantes. En cuanto a la energía de formación, para ambos dopantes, la ubicación intersticial en la primera bicapa es más favorable respecto a la sustitucional. El mayor valor de momento magnético se obtiene en Co como impureza sustitucional, mientras que intersticial para la especie Mn. Ambas especies producen un debilitamiento de los enlaces zinc 3 oxígenos superficiales.