Estudo teórico de nanotubos de arseneto de Gálio - Silva, Júnio César Fonseca (2016)
Desde a descoberta dos nanotubos de carbono em 1991, e dos nanotubos inorgânicos em 1992, desenvolveu-se um interesse significativo em relação ao estudo destas novas formas de modo a se estabelecer uma relação entre a estrutura e as propriedades apresentadas. Dentro da classe de materiais semicondutores, formados por elementos dos grupos III-V, o GaAs é considerado um candidato em potencial para substituição do Si na fabricação de dispositivos eletrônicos, devido às propriedades apresentadas e a gama de aplicações tecnológicas. Entre as formas em que o GaAs pode ser encontrado, estudos teóricos e experimentais relatam a formação de clusteres, ligas ternárias e estruturas tubulares, obtidas apenas em associação com InAs. Dentre estas geometrias os nanotubos são os que se têm menos informações em relação à estrutura, estabilidade e propriedades. Neste sentido este trabalho tem como objetivo analisar a estabilidade de formação de nanotubos de GaAs, a partir dos planos cristalinos (1 0 0), (1 1 0) e (1 1 1) obtidos do cristal zinco blenda, utilizando algoritmos desenvolvidos em linguagem de programação Shell Bash do Linux. As informações e propriedades obtidas foram calculadas utilizando os métodos mecânico-quânticos semi-empírico PM7 e ab initio B3LYP e HF, com as bases 3-21 e 6-31G. Levando-se em consideração os nanotubos obtidos após a otimização, estas geometrias tendem a apresentar uma maior estabilidade em comparação com seus respectivos planos cristalinos de origem, onde os modelos do tipo (1 1 0) tendem a apresentar uma maior estabilidade em relação ao (1 1 1) e (1 0 0), sendo que os modelos do tipo (1 0 0) apresentam menor estabilidade. Através dos diâmetros médios que foram calculados em função do tipo de região pode se estabelecer que os modelos obtidos a partir do plano (1 0 0) apresentam um formato semelhante a uma hipérbole, onde as extremidades possuem maiores diâmetros em relação ao meio, enquanto nos modelos dos tipos (1 1 0) e (1 1 1) prevalece a formação de estruturas cônicas, nas quais as pontas de As tendem a apresentar menor diâmetro em relação ao meio e as pontas de Ga. A formação de estruturas com regiões assimétricas promove a transferências de carga eletrônica entre os átomos de Ga e As, favorecendo a estabilização destas geometrias. Para a avaliação dos orbitais moleculares HOMO e LUMO, observou-se que o aumento da quantidade de átomos por nível, e da quantidade de níveis, interferem diretamente no Gap, onde os orbitais que apresentam maior contribuição na formação das bandas de valência e condução são os orbitais pz dos átomos de Ga e os orbitais d dos átomos de As, e os cálculos para os modelos mais estáveis utilizando os métodos ab initio B3LYP e HF, descrevem a formação de materiais com características de semicondutor.