مطالعه نظری خواص ساختاری والکترونی خوشه های کوچک گالیم نیترید (n=1-10) GanNn و ایزومرهایشان

Abstract

در این مطالعه، خواص ساختاری و الکترونی خوشه های GanNn (10-1=n) با استفاده از فرمول­بندی تابعی چگالی(DFT) و به روش PAW در بسته­ی نرم افزاری VASP مورد بررسی قرار می­گیرند. نتایج حاصل ازمحاسبات نشان می­دهد که در ساختارهای پایدارتر خوشه های کوچک، اتم‏های N تمایل بیشتری به تشکیل پیوند هایی بصورت واحدهای سازنده‏ی 2N و یون آزید دارند، در حالی که در خوشه بزرگتر، ساختارهای سه بعدی قفس مانند با پیوندهای Ga-N بیشتر ظاهر می شوند. یک افزایش سریع در انرژی بستگی بر اتم از 1n= به 2n= به دلیل گذار ساختار از حالت یک بعدی به دو بعدی و افزایش همپوشی‏های میان اوربیتال‏های N و Ga، جهت رسیدن به پایداری بیشتر است. این تغییرات برای ایزومرهای اول خوشه‏های 3 n> روندی تقریبا خطی را دنبال می‏کنند. پربند چگالی بار نشان می دهد که اگر چه پیوند Ga-N دارای خصلت یونی است ولی بطور خیلی جزئی نیز رفتار کووالانسی از خود نشان می دهد. همچنین پایین‏ترین ترازهای انرژی مربوط به اوربیتال های N-s، ترازهای میانی یک حالت هیبریدی از Ga-s و N-p و ترازهای نزدیک به تراز فرمی مربوط به Ga-p و N-p هستند.