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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.46.2010.tde-20072010-164215
Document
Author
Full name
Ana Paula de Lima Batista
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Ornellas, Fernando Rei (President)
Ramalho, Teodorico de Castro
Tiedemann, Peter Wilhelm
Title in Portuguese
Adsorção química de átomos na superfície C(100)2x1 do diamante: um estudo teórico
Keywords in Portuguese
Cluster C9H12
Métodos multiconfiguracionais
Quimissorção de oxigênio e enxofre
Abstract in Portuguese
O diamante, juntamente com o germânio e o silício, é um importante material para área de tecnologia de semicondutores e sua superfície C(100) é considerada a de maior interesse devido às várias possibilidades de aplicações tecnológicas. Neste trabalho, seguindo uma linha similar de estudos teóricos envolvendo clusters de silício, já estudados em nosso grupo, e utilizando o estado da arte em termos de cálculos de estrutura eletrônica, realizou-se uma investigação detalhada englobando aspectos estruturais e energéticos do aglomerado C9H12 nos estados singleto e tripleto, bem como as novas características dos mesmos frente à incorporação de átomos de oxigênio e enxofre. Para o sistema limpo, C9H12 , foi dado grande enfoque à ligação dímera bem como ao processo de reconstrução que a envolve. Esta forma limpa, preferencialmente, sofre reconstrução adquirindo característica de uma dupla ligação C=C. Para os sistemas C9H12 + O e C9H12 + S foram estudados duas estruturas principais, a bridge e a top, também enfocando seus aspectos estruturais e energéticos e em cada estado de spin abordado. Para a estrutura mais estável dos sistemas, bridge-singleto, foi explorada a energia de quimissorção envolvida no processo, bem como as restrições necessárias para descrevê-la corretamente. Concluiu-se que o átomo de oxigênio interage de maneira mais efetiva com a superfície exigindo uma energia maior para se dissociar. Para a forma oxigenada, os cálculos CASSCF e MRCI forneceram um valor de 140,67 kcal.mol-1 e 150,78 kcal.mol-1, respectivamente; para a estrutura contendo enxofre, estes resultados foram de 102,45 e 112,49 kcal.mol-1, respectivamente
Title in English
Chemical Adsorption of atoms on the C(100) 2 × 1 Diamond Surface: A Theoretical Study
Keywords in English
C9H12 cluster
Multiconfigurational methods
Oxygen and sulfur chemisorptions
Abstract in English
Diamond, like germanium and silicon, is an important material in the semiconductor area, and its C (100) surface is considered the most interesting, due to the various possibilities of technological applications. In this work, following a similar line of theoretical studies involving silicon clusters, also studied in our group, and using a high level of electronic structure calculations, we carried out a detailed investigation on structural and energetic aspects of the C9H12 cluster both in singlet and triplet states, as well as, their new characteristics arising from incorporation of oxygen and sulfur atoms. For the clean system, C9H12, a great emphasis was given to the dimer bond, as well as its reconstruction process. This clean structure undergoes reconstruction acquiring a double bond C = C character. For the systems C9H12 + O and C9H12 + S, we studied two main structures, bridge and top, also focusing on their structures and energetic, for each spin state. For the most stable structure described, bridge-singlet, we also estimated the energy involved in the chemisorption process and the restrictions necessary to carry out the calculations. We found out that the oxygen atom interacts more effectively with the surface requiring a greater energy to dissociate. For the oxygenated form, the CASSCF and MRCI calculations have provided values of 140.67 kcal.mol-1 and 150.78 kcal.mol-1, respectively; for the structure containing sulfur, these results are 102.45 kcal.mol-1 and 112.49 kcal.mol-1, respectively
 
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Publishing Date
2010-08-18
 
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