Influencia en las propiedades electrónicas de la reconstrucción superficial (2×4) de GaAs (001)

Abstract

En el presente trabajo estudiamos la propiedades electrónicas de superficies de GaAs (001) con diferentes reconstrucciones. Entre las reconstrucciones estudiadas se encuentran las superficies 2×4 α, α2, β, β2 y β3. Trabajamos en el marco de la teoría funcional de la densidad utilizando el método de potenciales PAW (por sus siglas en inglés Projected Augmented Waves) y con una aproximación para nuestro potencial de intercambio y correlación de gradiente general (GGA, por sus siglas en inglés). Relajamos los átomos de sus posiciones del bulto de GaAs para obtener las diferentes reconstrucciones y la formación de los dímeros característicos (As-As y Ga-Ga) de las superficies. Con estas estructuras relajadas obtuvimos la energía de formación para encontrar cuáles de ellas tienen mínima energía en un ambiente rico en As, sugerido por experimentos de crecimiento de GaAs bajo presión de As. Para estudiar las propiedades electrónicas, obtuvimos la densidad de estados y la estructura de bandas de las superficies y las comparamos con el bulto. Para estudiar los efectos de anti-sitios de AsGa, sugeridos por crecimientos a bajas temperaturas, reemplazamos átomos de Ga por As en las estructuras consideradas. Para estas nuevas estructuras relajamos los átomos y calculamos la energía de formación. Con las superficies de mínima energía proseguimos a estudiar los efectos que los anti-sitios provocan en la distribución de carga y la densidad de estados. Realizamos un estudio de los dipolos superficiales de las estructuras y comparamos ambas situaciones para encontrar los efectos producidos por los anti-sitios. Incluimos la superficie con reconstrucción c(4×4) y comparando con las superficies (2×4) pudimos dar una interpretación del origen físico del espectro producido por reflectancia diferencial (RD) en función de los dipolos superficiales. Nuestros resultados muestran que el panorama energético de las reconstrucciones superficiales del sistema GaAs pueden discutirse en términos de la influencia de la movilidad capa por capa, la proclividad de la dimerización de As (afectada por la orientación relativa del dímero con respecto al plano vecino) y la dependencia en la concentración (estructura rica en As o Ga).