First principles studies of topological defective graphene-based superlattices with H adatoms and C vacancies

Abstract

El grafeno es conocido por sus excepcionales atributos electrónicos y estructurales. Sin embargo, su aplicabilidad en nanoelectrónica y aplicaciones magnéticas está limitada por la ausencia de una banda prohibida y características magnéticas. Dado que los estudios experimentales pueden ser costosos y llevar mucho tiempo, es esencial explorar el impacto de los defectos en las propiedades del grafeno a través de simulaciones. Esta tesis presenta una exploración computacional de superredes de grafeno con defectos topológicos, enfocándose específicamente en los efectos de los adatomos de hidrógeno (H) y las vacantes de carbono (C) en presencia de un defecto en forma de flor (FLD). Empleando cálculos de primeros principios, este estudio investiga las propiedades electrónicas, magnéticas y estructurales de estas superredes modificadas. La metodología de investigación se basa en la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) y simulaciones DFT polarizadas por espín, utilizando la función meta-GGA r2SCAN con correcciones de van der Waals, implementada en el paquete de simulación ab initio de Viena (VASP). Se examinan varias configuraciones de adatomos de H y vacantes de C en superredes de grafeno para evaluar su influencia en propiedades clave como la modulación del bandgap y el comportamiento magnético. Los hallazgos significativos resaltan el papel crucial de la posición de los adatomos de H en la alteración de la estructura electrónica y la inducción de magnetismo debido a las vacantes de C.