محاسبه پارامترهای ساختاری و ساختار باند در نیمه هادی های آلومینیم نیترید،گالیم نیترید و آلومینیم گالیم نیترید و تاثیر میزان غلظت آلومینیوم بر گاف نواری

در این مقاله ساختار الکترونی – کریستالی ترکیبات نیمه هادی های نیتریدی با توجه به کاربرد های گسترده امروزی که ناشیاز حوزه تغییرات وسیع گاف انرژی و حوزه قطبش پذیری بالا هستند، مورد مطالعه می باشند. از آنجا که توابع اپتیکی بیان شده درخواص اپتوالکترونیکی نیمه هادی های گالیم نیترید، آلومینیوم نیترید و آلومینیوم گالیم نیترید که قطبش پذیری خودبخودی در راستایمحور 0001 داشته و از خصلت پیزوالکتریکی خوبی برخوردار می باشند، نیاز به بررسی تاثیر متقابل ساختار الکترونی- اپتیکی- کریستالیدارند، بنابراین بر آن شدیم تا ضمن بررسی پارامترهای ساختاری علت اختلاف انرژی ساختاری بالا، اثر اندازه و فضای آزاد بین اتمیبرای نیمه هادی ذکر شده از طریق نظریه تابعی چگالی در بکارگیری نرم افزار Win2k و با رویکرد فاز بری را بررسی نماییم. از آنجاکه در بررسی خواص اپتیکی باید سیستم در تعادل باشد، محاسبات را برای سیستم تعریف شده تعادلی در برنامه Win2k از طریقمحاسبه میزان ثابت های شبکه همزمانی کمینه حجم انجام داده و با توجه به شدت و ساختار باند کاتیون- آنیونی و قطبش پذیریتوزیع بار، از تقریب GGA که به نظر می رسد نسبت به LDA و LDA+U تقریب مقبول تری است استفاده نمودیم.نتایج حاصل ازمحاسبات نشان دهنده این بود که ثابت های شبکه a و c در گالیم نیترید دارای مقادیر بیشتری نسبت به آلومینیوم نیترید است.محاسبات برای ترکیب سه تایی آلومینیوم گالیم نیترید با غلظت آلومینیوم در ترکیب، به اندازه 37/5 و 12/5 درصد به منظور بررسیاثرغلظت آلومینیوم بر پارامترهای ذکر شده انجام گرفت. نتیجه این محاسبات نیز نشان داد که در این آلیاژ سه تایی نیتریدی (Al(x)Ga(1-x)N) با افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب ثابت های شبکه a و c کاهش می یابند. مطالعه ساختار باند نیز نشان داد که گاف نواری برای تمامی ترکیبات در راستای Γ و مستقیم می باشد و با کاهش میزان غلظت Al در نیمرسانای Al(x)Ga(1-x)N، گاف نواری از ev4/320 برای AlN، به اندازه 1/151ev برای GaN کاهش می یابد.

کلیدواژه ها:

ثابت های شبکه a و c ، ساختار وورتسایت ، وین تو کی ، آلومینیم نیترید ، گالیم نیترید ، آلومینیوم گالیم نیترید