Simulación Computacional De Las Propiedades Electrónicas De Semiconductores Unidimensionales De Silicio Pasivados Con Boro

SIMULACIÓN COMPUTACIONAL DE LAS PROPIEDADES ELECTRÓNICAS DE SEMICONDUCTORES UNIDIMENSIONALES DE SILICIO PASIVADOS CON BORO.
Introducción.
Durante los últimos años, se ha visto acrecentado el interés por estudiar nanomateriales con propiedades semiconductoras. La gran cantidad de publicaciones científicas relacionadas son evidencia de que dichos materiales representan un gran avance en el campode la ciencia e ingeniería de materiales a nivel computacional (3), (5), (7), (8), sin embargo, uno de los impedimentos que han encontrado los científicos dedicados a su estudio es la manera en la cual dichos alambres resistirán las condiciones ambientales al momento de ser sintetizados, eliminando la posibilidad de que factores como el aire o la presión alteren su naturaleza semiconductora, conel fin de evitar estos efectos, los nanoalambres son pasivados con átomos de elementos que tengan la capacidad de crear un ambiente inerte alrededor de los nanoalambres y por lo tanto no alterar la zona interior del material que es donde se lleva a cabo la transferencia electrónica (1), (2), (3).
La pasivación consiste en satisfacer el número de coordinación de los átomos del nanoalambre igual alque les corresponde en el bulto, es importante pasivar la superficie poniendo electrones (provenientes de algún átomo) en los sitios de coordinación de la superficie no satisfechos. De esta manera, los nanoalambres se estabilizan químicamente (3).
Los nanoalambres se definen como nanoestructuras formadas a partir de la estructura cristalina de un sólido, al reducir dos dimensiones en sucrecimiento, mientras que una permanece constante. Existen muchos tipos de nanoalambres caracterizados por sus propiedades de conducción eléctrica: metálicos (Ni, Pt, Au); semiconductores (Si, Ge, SiC, InP, GaN) y aislantes (SiO2 y TiO2). Las propiedades de las nanoestructuras difieren de las propiedades del mismo sistema en bulto, esta es una característica que hace de los sistemas a nivel nanométrico untema de vanguardia en el campo de desarrollo de nuevas tecnologías aplicables en el área de la optoelectrónica, por ejemplo (7).
En Química Cuántica Computacional, para realizar el cálculo de energías asociadas a moléculas poliatómicas, tanto las funciones de onda como los hamiltonianos respectivos se vuelven muy complejos, lo cual da paso a la proposición de métodos aproximados y semiempíricospara la resolución del problema en estudio. Las cuatro aproximaciones más importantes son: los métodos ab initio; los métodos semiempíricos; el método del funcional de la densidad y el método de la mecánica molecular (4).
El método utilizado en este proyecto es el del funcional de la densidad, el cual consiste en calcular la energía del sistema partiendo de la densidad de probabilidad electrónicay no de la función de onda. La energía electrónica molecular se obtiene a partir de lo que se conoce como un funcional de la densidad, existe una gran variedad de estos funcionales y su aplicación depende del tipo de sistema y de las propiedades que se busca describir. Para usar este método no es necesario partir del hamiltoniano (4).
Con el propósito de usar las herramientas de análisiscomúnmente empleadas en la química, tales como el análisis de los orbitales de frontera como un criterio de reactividad química, es importante contar con elementos que nos ayuden a visualizarlos fácilmente, tal es el caso de los orbitales moleculares asociados al sistema. Gracias a ellos es posible determinar la contribución de ciertos orbitales atómicos de cada elemento que componen el nanoalambre; porejemplo, los elementos no metálicos que poseen orbitales atómicos con mayor densidad electrónica y por ende más energéticos, son en general los elementos con mayor electronegatividad, se puede simplificar pensando en que mientras aumenta su electronegatividad, aumenta también la energía de los enlaces, por lo que su contribución se localiza en el fondo del diagrama de orbitales con respecto a...