Modelado atomístico mediante la aproximación DFTB de un sistema de dos nano-membranas de silicio acopladas

Abstract

Se modeló atomísticamente un sistema constituido por dos nano-membranas de silicio enfrentadas y separadas una distancia nanométrica. Se utilizó la aproximación de supercelda con condiciones de contorno periódicas. La interacción entre los átomos de silicio se modeló mediante la aproximación Density Functional Based Tight Binding (DFTB). La estructura atómica de cada nano-membrana de silicio fue construída a partir de un bloque de 2x2x2.5 unidades de celda convencional, la que previamente se optimizó (minimización de energía) con respecto a la celda y las posiciones atómicas. La estructura fue orientada para tener una cara libre Si(001) y las posiciones atómicas en ambas caras fueron optimizadas para obtener una superficie reconstruida p(2x1) de dímeros. Para modelar el sistema acoplado, dos nano-membranas Si(001) reconstruidas con espesor de 2.5 parámetros de red fueron dispuestas una frente a la otra, a distintas distancias de separación nanométrica. La interacción entre las nano-membranas fue analizada teniendo en cuenta la inclinación relativa de los dímeros asimétricos enfrentados, en el caso particular en que las filas de dímeros en ambas caras se encuentran orientadas en la misma dirección y posicionadas frente a frente. Cuatro configuraciones de enfrentamiento fueron analizadas. Dos configuraciones fueron modeladas con inclinación relativa paralela y en espejo de los dímeros respecto a un plano paralelo a las caras. A su vez, a partir de estas configuraciones, se modelaron otras dos con los dímeros en una posición relativa entrelazada en la dirección de las filas.