First principles calculations of surfaces and layered materials

Abstract

En este trabajo se han realizado cálculos de primeros principios para estudiar las propiedades físicas de superficies y materiales laminares. Los cálculos se basan en la obtención de las propiedades electrónicas por medio de la Teoría del Funcional de la Densidad, con la que se obtienen la energía y fuerzas atómicas para cada sistema estudiado. De esta forma, se realizaron cálculos de optimización estructural y de dinámica molecular, que proporcionan información sobre las estructuras de equilibrio y la dinámica atómica en función de las condiciones externas (tales como presión y temperatura). Los cálculos realizados se han centrado en diferentes sistemas con interés experimental, siempre en estrecha colaboración con distintos grupos experimentales. En el campo de superficies, se han estudiado problemas relacionados con el crecimiento de láminas delgadas de Cobre para metalización de circuitos microelectrónicos, la adsorción de fullerenos sobre superficies de Germanio, y la medición de ondas de densidad de carga mediante microscopía de efecto túnel en bronces azules. En materiales laminares, el trabajo se ha centrado en comprender el efecto de la presión sobre las propiedades estructurales y electrónicas de semiconductores laminares III-VI, así como en explicar la aparición de nuevas fases no-laminares para varios de estos sistemas a altas presiones.

In this work we have made first-principles calculations to study the physical properties of surfaces and layered materials. The calculations are based on obtaining the electronic properties through the Density Functional Theory, with which the energy and atomic forces for each system studied are derived. Thus, structural optimization calculations and molecular dynamics were carried out. They provide information about the equilibrium structure and the atomic dynamic as a function of external conditions (such as temperature and pressure). Calculations have focused on different systems with experimental interest, always in strong collaboration with different experimental groups. In the field of surfaces we have been studied problems associated with the growth of thin films of copper for metallization of microelectronic circuits, the adsorption of fullerenes on Germanium surfaces, and the measurement of charge density waves by scanning tunneling microscopy in bronze blue. In layered materials, the work has focused on understanding the effect of pressure on the structural and electronic properties of layered semiconductor III-VI, as well as explaining the emergence of new no-layered phases for several of these systems at high pressures.