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Título: Estudo teórico de monocamada e bicamada de grafeno em superfície de óxido de háfnio amorfo
Título(s) alternativo(s): Theoretical study of monolayer and bilayer of graphene on an amorphous amorphous hafnium oxide
Autor(es): Vitória Júnior, Moacir Cézar da
Orientador: Scopel, Wanderlã Luis
Palavras-chave: Grafeno
Funcionais de densidade
Momento magnético
Graphene
Bilayer graphene
a-HfO2
Magnetic moment
DFT
Data do documento: 30-Abr-2015
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Citação: VITÓRIA JÚNIOR, Moacir Cézar da. Estudo teórico de monocamada e bicamada de grafeno em superfície de óxido de háfnio amorfo. 2015. 70 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Programa de Pós-Graduação em Física, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro de Ciências Exatas e da Terra, Vitória, 2015
Resumo: Neste trabalho foram utilizados cálculos de primeiros princípios baseado na Teoria do Funcional Densidade (DFT) para investigar a formação de interfaces de monocamada de grafeno (G) e bicamada de grafeno (BLG) com óxido de háfnio amorfo (a-HfO2). Defeitos de vacâncias de Carbono (VC) e defeito de vacância de Oxigênio (VO) também foram considerados nas folhas de grafeno e na superfície do a-HfO2, respectivamente. Mais especificamente, foram explorados diferentes interfaces, a citar: (i) G(VC)/a-HfO2, (ii) G(VC)/a-HfO2(VO) e (iii) BLG(VC)/a-HfO2. Do ponto de vista de estabilidade energética, os resultados obtidos mostraram que a formação das interfaces são um processo exotérmico, nos casos (i) e (iii) regidos pela interação de van derWaals. Entretanto, para a interface (ii) verificou-se uma energia de interação duas vezes maior que as anteriores, além do surgimento de ligações químicas entre Hf-C na região da interface. Do ponto de vista estrutural, após a formação das interfaces surge uma corrugação nas folhas grafênicas e a distância média de equilíbrio entre a folha de grafeno interfacial e o substrato foi de 3,0 Å em ambos os casos. Além disso, determinou-se que o estado fundamental do sistema é magnético para as interfaces (i) e (iii) e não magnético para a interface (ii). Assim, os resultados indicam que as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas das folhas de grafeno são sensíveis a presença do substrato de a-HfO2.
In this work, we have used the first principle calculations based on Density Funcional Theory (DFT) to investigate the interfaces between graphene monolayer (G) and graphene bilayer (BLG) on amorphous hafnium oxide (a-HfO2) surface. We have also considered carbon and oxygen vacancies in graphene sheets and amorphous hafnium oxide, respectively. In particular, we have studied different interfaces: (i) G(VC)/a-HfO2, (ii) G(VC)/a-HfO2(VO) and (iii) BLG(VC)/a-HfO2. From point of view energetic stability, our finds showed that the interfaces formation are an exothermic process, in the case (i) and (iii) ruled by van der Waals interactions. However, for interface (ii) the formation energy is two times higher than the others and presence of the chemical bonds was also observed. Moreover, from point of view structural, the presence of the substrate induce a corrugation on graphene sheets and the interfacial equilibrium distance between them is about 3,0 Å. Additionaly, our results showed that there is a total magnetic moment for interfaces (i) and (iii). Thus, our finds reveal that the structural, electronic and magnetic properties of the graphene sheets are very sensitive to presence of the substrate
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/7461
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