Simulación atomística de nanoestructuras mediante técnicas de dinámica molecular

• Autores: Bernardo M. Núñez Moraleda
• Directores de la Tesis: Pedro Luis Galindo Riaño (dir. tes.) , Joaquín Pizarro Junquera (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Cádiz ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Olga Pons Capote (presid.) , Andrés Yáñez Escolano (secret.) , Ana María Beltrán Custodio (voc.)
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• Resumen

  • En lo que se refiere a esta tesis nos centraremos en el estudio y simulación del comportamiento de estructuras semiconductoras bajo el efecto de tensiones/deformaciones de la estructura. Este efecto se analiza en múltiples investigaciones para determinar las características de los materiales como son por ejemplo sus propiedades elásticas y sobre todo sus propiedades mecánicas, aunque normalmente en ellos no suelen detallar el tipo de simulador que utilizan, ni como representan normalmente las simulaciones. En la mayoría de ellos realizan simulaciones utilizando el potencial de campo de Lennard-Jones, aunque en los más actuales se empiezan a utilizar en las simulaciones potenciales de campo más apropiados como el potencial de Stillinger y Weber o el de Tersoff más apropiados para el estudio de estructuras de semiconductores. En nuestro caso utilizaremos uno de los simuladores de dinámica molecular para generar una estructura atomística mayor, utilizando uno de los potenciales de campo que se considere más apropiado y contrastaremos los resultados obtenidos con un simulador de Elementos Finitos, así como con datos experimentales existentes en la literatura, para así verificar la bondad de los simuladores de Dinámica molecular y sobre todo el tiempo y resultados que proporciona con respecto a otros modelos.

    Otro aspecto a estudiar en la tesis es el comportamiento de las redes cristalinas de las estructuras semiconductoras ternarias en caso de encontrarse defectos en ella. En este caso no hay muchos ejemplos de bibliografía que utilice dinámica molecular. En nuestro caso pretendemos aplicar las técnicas de dinámica molecular clásica a estos estudios para comprobar la posibilidad o no de aplicación de estas técnicas a la determinación de la distancia reticular de estructuras ternarias de materiales semiconductores aplicando el potencial de campo que se considere adecuado y establecer las razones de la falta de referencias en dicho campo.

    Por otro lado existen una gran cantidad de estudios que desarrollan como se comportan las estructuras semiconductoras al realizarse un crecimiento epitaxial sobre un determinado sustrato. En cada uno de estos estudios se realizan pruebas empíricas y simuladas sobre el comportamiento de una estructura al ser depositado sobre ellas una pequeña cantidad de átomos. En todos los casos revisados la cantidad de átomos depositados, así como el sustrato son muy pequeños no llegando a superar normalmente los 10000 átomos, ya que el coste computacional de este tipo de simulaciones es muy alto. En algunos de estos estudios se realizan simulaciones de monte carlo, dado que su coste computacional es mucho menor. En otros estudios como en el caso anterior se utilizan potenciales de campo algo antiguos, aspecto que como anteriormente pretendemos corregir. Por todo ello, en nuestro estudio pretendemos utilizar un modelo similar al denominado “potential-minimun model” combinando las técnicas de simulación de dinámica molecular y monte carlo para conseguir simulaciones con gran cantidad de átomos, que permitan que el tiempo de ejecución de la simulación sea aceptable y desarrollar una metodología que permita la implementación de simulaciones a gran escala y con un bajo coste computacional