Solving the atomic structure of ultra-thin CaF2 layers on the Si(100) surface

Abstract

El desarrollo de la electrónica molecular requiere la efectiva manipulación de una molécula sobre su sustrato, y también una manipulación precisa a escala atómica1. En el siguiente trabajo se estudiará la interfaz de CaF2/Si(100) que actualmente es usada para la manipulación electrónica de moléculas a escala nanométrica. Esta interfaz ha sido construida experimentalmente hasta cierto régimen de recubrimiento2,3. Desafortunadamente, hasta donde sabemos, una descripción acertada de la formación en forma de franjas de la interfaz de CaF2/Si(100) sigue sin resolverse3. Para resolver este inconveniente proponemos un estudio teórico de esta interfaz usando la teoría del funcional de la densidad (Density Funtional Theory, DFT) para obtener la configuración electrónica y estructura atómica más probable de la interfaz. Las aproximaciones de gradiente generalizado tienden a fallar al describir las energías de cohesión entre las capas de este tipo de sistemas. Para simularlos adecuadamente es necesario tomar en cuenta las interacciones débiles de van der Waals que surgen entre el CaF2 y la superficie de Si(100). En este trabajo se emplearán funcionales de densidad que usen van der Waals4 para investigar la configuración y energías de varias interfaces. Además sus respectivas energías, imágenes de STM simuladas de las estructuras con más estabilidad serán generadas y comparadas directamente con experimentos.