Propiedades Electrónicas, Elásticas e Hiperfinas en Sólidos
- (Electronic properties, elastic and hiperfine interactions in solids)


Física del Estado Sólido - UNNE
(Solid State Physics- UNNE)

 

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INTEGRANTES

Dr. Ricardo A. Casali

Prof. Titular del Depto de Fisica

Fac. de Ciencias Exactas, Nat. y Agr. - UNNE

Av. Libertad 5600 – 3400 Corrientes, ARGENTINA

Tel. +54-3783-473931- Int. 124

Fax: +54-3783-473930

e-mail: rac@exa.unne.edu.ar

 

Dra. Maria de los Angeles Caravaca

Prof. Adjunta del Departamento de Fisica-Quimica de la FI-UNNE

Av. Las Heras 727 – 3500 Resistencia -ARGENTINA

Tel.+54-3722-425064/420076-Int 145

e-mail:  mac@ing.unne.edu.ar

 

Lic. C. Ariel Ponce Altamirano

Becario Conicet

Aux. Depto de Fisica FaCENA-UNNE

e-mail: arielpa@exa.unne.edu.ar

 

Julio C. Miño

Becario de SECYT-UNNE

Facultad de Ingeniería – UNNE

 

Colaboradores: Víctor Perez, Dante Mussalvi.

 

Objetivos: Por medio de la Teoría Cuántica de Sólidos, usando como aproximación para la interacción de electrones entre si a la Teoría de la Funcional de la Densidad (Kohn-Sham), es posible en la actualidad determinar la mayoría de las propiedades Físicas de Sólidos, como estructura electrónica, mecánicas, vibracionales. Nuestro objetivo es contribuir al desarrollo científico y formación académica en el área física de semiconductores y aisladores. Se imparten cursos de grado y posgrado.

Formación de recursos humanos: Con esta metodología y otras desarrolladas en la UNNE es posible realizar estudios de Tesis Doctoral en Fisica en la UNNE (3 -4 años) asi como otros trabajos de investigacion en el pregrado. Existen excelentes posibilidades de crecimiento profesional en el grupo.

Doctorandos: En nuestro grupo se llama a la inserción de aspirantes calificados. La metodología de trabajo se basa en el uso de potentes métodos de estructura electrónica Ab-initio All-electron como el NFP-LMTO (desarrollado en gran parte por M.Methfessel, con quien tenemos colaboraciones) asi como con teoría de pseudopotenciales usando bases locales para el estudio de sólidos o clusters de hasta 1000 átomos (SIESTA). Se poseen recursos comunicacionales.

Becas: SECYT (Pregrado y grado) y CONICET - Contactar a rac@exa.unne.edu.ar.

Colaboraciones: Parte de estos trabajos se hacen a través de colaboraciones con el LANAIS-CONICET La Universidad Nacional de la Plata, (Dr. N.E. Massa), con la Dra N.Walsoe de Reca, el Dr. D. Lamas (CINSO-CONICET-CITEFA); el Institute for High Performance Microelectronics (www.ihp-microelectronics.com) de Frankfurt-O, Alemania, Instituto creado en un parque tecnológico enlace entre la ciencia y la Industria Microelectrónica Alemana-Internacional. También colaboraciones con el Laboratorio Nacional Luz Sincrotrón, Dr. Flavio Garcia y Dr. Gustavo Azevedo

 

INVESTIGACION

(solicitar por e-mail copia de los artículos de interés)

Proyecto 1:-Estudio de propiedades electrónicas e hiperfinas de complejos en Silicio: Para la teoría de defectos en sólidos, así como en moléculas, es posible determinar experimentalmente el entorno microscópico de la impureza sonda nuclear. Entre los distintos átomos radiactivos, se destacan el par  111In/111Cd. El átomo In decae por captura electrónica a Cd, meta-estable que emite 2 fotones gama que se hallan correlacionados. Esta correlación angular depende de la asimetría del campo eléctrico en el sitio del nucleo de Cd. La medición de esta correlación es posible y da origen a la técnica de espectroscopía nuclear denominada Perturbed Angular Correlations (PAC). Si bien mediante PAC se obtiene una buena caracterización microscópica, para una total descripción es necesario el uso de técnicas de estructura electrónica ab-initio.

A lo largo de los últimos años, hemos sido pioneros en la caracterización de las propiedades electrónicas e hiperfinas (Gradiente de campo eléctrico) de la impureza nuclear 111Cd formando complejos y que dieron origen a los siguientes trabajos:

  • "Estructura electrónica del Cd como impureza en Silicio."

M.A.Caravaca, S.Sferco y M.C.Passeggi, Anales de la AFA, vol 1, 245 (1989).

 

  • "Electronic Structure of Cd impurity in Silicon."

M.C.Passeggi, S.J.Sferco and M.A.Caravaca, in Semiconductor Physics, 5th Brazilian School, p. 530, Sao Paulo, Brasil, Editores J.R.Leite, A.Fazzio, A.S.Chaves, (World Scientific), 1991.

 

  • "Estructura Electrónica de Defecto Profundo y Vacancia Neutra en Silicio Mediante un Método de Primeros Principios."

R..A.Casali and M.A.Caravaca, Anales de la Asociación Física Arg. 5, 297, (1993).

 

  • "Local relaxations and electric field gradient at the Cd site in heavily doped Si:Cd."

R.A.Casali , M.A.Caravaca and C.O.Rodriguez. Physical Review B 54, 16701, (1996).

 

  • "First principles study of electric field gradients at the Cd site for neutral hydrogen-cadmium complexes in crystalline silicon."

M.A.Caravaca, R.A.Casali and C.O.Rodriguez, Physical Review B, 57, 14580 (1998).

 

  • "Estructura Microscópica e Interacciones Hiperfinas en complejos de Cd-P en Silicio."

R.A.Casali y M.A.Caravaca, aceptado para ser publicado en los Anales de la AFA, vol 12, (2000).

 

  • "Pairing and hyperfine interactions in Cd-P complexes in silicon".

R.A.Casali and M.A.Caravaca, Physical Review B, Vol 67, 155207 ( 2003).

 

  • “Estudio teórico de parámetros hiperfinos en los sitios del Ta en Hafnia”.

M.A.Caravaca y R.A.Casali, Anales de la AFA, Vol 15, 272 (2003)

 

  • “Dependencia con la presión de parámetros de red de las fases P21/c y Pnma del Hafnia”

M.A.Caravaca, R.A.Casali, FACENA , Vol 21 (2005), 125-134.

 

  • “Ab-initio study of the hyperfine parameters in P21/c, P42nmc and Fm3m zirconia phases doped with TaZr and the Vacancy-TaZr complex“

R.A.Casali and M.A.Caravaca, Physica B 389, (2007) 116-119

 

Proyecto 2:-Propiedades Físicas de semiconductores- métodos de calculo: Se estudia mediante métodos ab-initio (all electron: FP-LMTO, NFP-LMTO y Teoría de pseudo-potenciales) la estructura electrónica, propiedades estructurales y dinámicas de semiconductores y aisladores bajo presión: Publicaciones:

  • "First Principles Prediction of Structural Properties and Pressure Dependence of the Charge Density and Energy Gaps in Diamond".

C.O.Rodriguez, R.A.CASALI, E.L.Peltzer y Blanca and O.M.Cappannini Phys. Status Solidi(b), 143, 539 (1987).

  • "First Principles Prediction of Static Structural Properties of Aluminum from Pressures and Total Energies".

C.O.Rodriguez, O.M.Cappannini, E.L.Peltzer y Blanca and R.A.CASALI Phys. Status Solidi(b), 142, 353 (1987)

  • "First Principles Pseudopotential and FP-LMTO Calculation of Anharmonic Effects on the Lattice Dynamical Properties of AlP".

C.O.Rodriguez, R.A.CASALI, E.L.Peltzer, O.M. Cappannini and M.Methfessel. Physical Review B, 40, 3975 (1989).

  • "Estudio Sistemático de la Interacción Antiferromagnética en Oxidos y Haluros de Metales de Transición"

R.A.CASALI , E.L.Peltzer y Blancà y R.Mercader. Anales AFA 1, 279, (1989).

  • "Potenciales de Deformación Hidrostáticos en Semiconductores de Coordinación Tetraédrica. Cálculos de Primeros Principios"

E.L.Peltzer y Blancá y R.A.CASALI. Anales AFA 1, 243, (1989).

  • "Direct Energy Gaps in Semiconductors: an Ab-Initio Calculation of Their Dependences on Hidrostatic Pressure"

E.L.Peltzer y Blancá, O.M.Cappannini, R.A.CASALI and C.O.Rodríguez. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 51, 1111, (1990).

  • "Estructura Electrónica de Defecto Profundo y Vacancia Neutra en Silicio Mediante un Método de Primeros Principios"

R.A.Casali, M.A.Caravaca, Anales AFA 5, 297, (1993)

  • "Hydrostatic Deformation Potential in the Framework of Pseudopotential: Coulombic Corrections"

R.A.Casali. Solid State Communications, 100, 795, (1996). País de edición: Inglaterra

  • "Correciones Culómbicas a Potenciales de Deformación de Extremo de Banda en Semiconductores: Esferas Atómicas Neutras."

R.A.Casali, Anales de la Asoc. Física Arg, Aceptado en 1994 aparece en Vol 9, 417 (1997).

  • "Elastic constants and deformation potentials of ZnS and ZnSe under pressure."

R.A.Casali and N.E.Christensen, Solid State Communications, 108, 793 (1998).

  • "A Full Potential LMTO Method Based on Smooth Hankel Functions."

M.Methfessel, M. van Schilfgaarde and R.A.Casali, Electronic Structure and Physical Properties of Solids: The Uses of LMTO method, Lectures Notes in Physics, Springer Verlag, Berlin, Vol 535 (2000), pag. 114-147

  • "Estudio de estabilidades de complejos atómicos en semiconductores del grupo IV mediante el modelo de Keating anarmónico"

M.A.Mroginski, R.A.Casali y M.A.Caravaca, FaCENA, Vol. 19, (2003) pp. 3-9.

Proyecto 3:-Termodinámica de defectos, aleaciones e Interfaces. Difusión: La disminucion de los tamaños de dispositivos electronicos hace que los procesos de difusion transistorios (durante las fases de fabricacion) sean perniciosos contribuyendo a degradar la capacidad del dispositivo. Con el agregado intencional de algunos dopantes es posible manejar esta situacion. La simulacion de procesos requieren de la determinacion teorica de barreras de difusion, energia de enlace de los pares formados, en funcion del estado de carga. Para esto se requiere un conocimiento del estado vibracional, para determinar la entropia del defecto. Muy poco se sabe acerca de los mecanismos microscopicos de difusion.

  • "Relajaciones locales en semiconductores mediante el modelo de Keating."
    R.A.Casali y M.A.Mroginski, Anales de la Asociac. Física Argentina, 9, 157 (1997).
  • "Interactions of Vacancies with Interstitial Oxygen in Silicon."
    R.A.Casali, H.Rücker and M.Methfessel, Applied Physics Letter, 78, 913 (2001). .
  • "Mechanism of Dopant segregation to Si2/Si(001) Interfaces."
    J.Dabrowski, R.A.Casali, H.J.Mussig, R.Baierle, M.J.Caldas and V.Zavodinsky, Journal of Vacuum Science and Technology, 18, 2160 (2000).
  • "Estructura Electrónica de Defecto Profundo y Vacancia Neutra en Silicio Mediante un Método de Primeros Principios"

R.A.CASALI, M.A.Caravaca, Anales AFA 5, 297, (1993).

 

Proyecto 4:-Oxides, High k Dielectrics, Nanopartículas: Proyecto iniciado con el Breakthrough  Department of the Institute for High Performance Microelectronics y continuado en la UNNE a través del estudio de propiedades electrónicas, estructurales y elásticas de óxidos usados en dielectricos de compuerta de CMOS submicrometricos, oxidos duros para recubrimiento de lentes y aceros, y como electrolito en pilas de combustible de una sola cámara. Sistemas tipo slabs y nanopartículas de hasta 2nm . En colaboración con el CINSO-CONICET y Laboratorio Nacional Luz Sincrotrón y LANAIS-CONICET-UNLP

 

  • "Electronic Structure of PrO2 and CeO2"

R.A.Casali and M.A.Caravaca, Reunión de Comunicaciones Científicas y Tecnológicas, UNNE, octubre 2001.- 4 páginas.

  • “Estructura cristalina y propiedades elásticas del Hafnia en sus fases de alta presión"

M.A.Caravaca, R.A.Casali and P.Ordejón, Anales AFA, Vol 13, (2001), 140.

  • “Estudio teórico de parámetros hiperfinos en los sitios del Ta en Hafnia”.

M.A.Caravaca y R.A.Casali, Anales de la AFA, Vol 15, 272 (2003)

  • “Cálculo ab-initio de las constantes elásticas de las fases cúbicas de Si, Al, HfO2, ZrO2”.

C.Ariel Ponce, Ricardo A. Casali y Maria de los A. Caravaca,

FACENA, Vol 20, (2004) págs. 83-89.-

  • “Predicción de propiedades mecánicas y térmicas de cerámicos de alta dureza: aplicación al HfO2 en sus fase cúbica y ortorrómbica”

C.A.Ponce, R.A.Casali, M.A.Caravaca, Anales-AFA, Vol 16, (2004), 218-222.

  • “Theoretical study of hyperfine interactions at the Ta site in Hafnia polymorphs”

Ricardo A. Casali and Maria A. Caravaca, Solid State Communications, 134, (2005) 413-418.

  • “Ab-initio localized basis set study of structural parameters and elastic properties of HfO2 polymorphs”

M.A. Caravaca and R.A. Casali, Journal of Physics of Condensed Matter, 17, (2005) 5795-5812.

  • “Dependencia con la presión de parámetros de red de las fases P21/c y Pnma del Hafnia”

M.A.Caravaca, R.A.Casali, FACENA , Vol 21 (2005), 125-134.

  • “Estudio ab-initio de las propiedades elásticas anisotrópicas e isotrópicas de la fase alfa-SiO2”.

D.A.Pedrini y R.A.Casali, FACENA, Vol 21 (2005), 115-124

  • “Propiedades ópticas de nanocristales de ZrO2 crecidos con la técnica combustión de gel”.

R.A.Casali, N.E.Massa, A.Ponce, finalizado, Anales de la AFA, Vol.18 (2006), 213

  • “Ab-initio study of the hyperfine parameters in P21/c, P42nmc and Fm3m zirconia phases doped with TaZr and the Vacancy-TaZr complex“

R.A.Casali and M.A.Caravaca, Physica B 389, (2007) 116-119

  • “Ab-Initio Study of of Mechanical and Thermo-acoustic properties of tough ceramics: Applications to HfO2 in its Cubic and Orthorhombic phases”

C.A. Ponce, R.A. Casali, M.A. Caravaca, Journal of Physics: Condensed Matter, 20, (2008) 45213

  • “Ab-initio study of elastic properties of mono and polycrystals of TiO2, HfO2 and ZrO2 in the cotunnite structure”

M.A. Caravaca, R.A. Casali, V.Perez, J.C.Miño, C.A.Ponce, enviado, abril 2008.-

 

 

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