خواص الکترونی، فونونی و مکانیکی GaN

نوع مقاله: مقاله کوتاه

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی واحد قم

2 دانشگاه خوارزمی

3 دانشگاه آزاد اسلامی واحد قم

چکیده

در این مقاله خواص الکترونی، فونونی و مکانیکی بلور GaN در حالت انبوهه، برای دو فاز مکعبی بلندروی و شش گوشی ورتسایت با استفاده از نظریه‌ی تابعی چگالی، تقریب شیب تعمیم یافته و استفاده از شبه‌پتانسیل مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بررسی خواص الکترونی نشان داد که این بلور در فازهای بلندروی و ورتسایت نیم‌رسانا، با گاف انرژی 2 و 2/2 الکترون-ولت است. با منطبق نمودن نمودار انرژی بر حسب پارامترهای شبکه بهینه شده با معادله‌ی حالت مورناگون، مدول حجمی محاسبه شد. نمودار پراکندگی فونونی برای هر دو فاز در راستای بیشترین تقارن رسم شد. مقادیر ثابت‌های کشسانی با توجه به شیب شاخه‌های آکوستیکی در راستاهای مورد نظر در نمودار پراکندگی فونونی برای فاز بلندروی 272= ، 122= و 127= گیگا پاسکال و برای فاز ورتسایت 301= ،380= ،85= ، 88= ،125= و 153= گیگا پاسکال به دست آمد. نتایج به دست آمده از محاسبات تطابق خوبی با نتایج دیگران داشت. همچنین مدول یانگ در حالت‌های کششی و تراکمی برای فاز ورتسایت و مدول یانگ برای فاز بلندروی محاسبه شد. مقایسه مقاومت این بلور در راستای z، مقاومت بیشتر فاز ورتسایت را نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Electronic, phononic and mechanical properties of GaN

نویسندگان [English]

  • atefe nejati 1
  • faramarz kanjouri 2
  • hasan tashakori 3
2 Kharazmi university
3 islamic azad university of Qom
چکیده [English]

In this paper, the electronic, phononic and mechanical properties of zinc-blende and wurtzite phases of GaN compound are studied by Density Functional Theory (DFT), generalized gradient approximation (GGA) and pseudo potentials. Results show both phases are semiconductors. The calculated band gaps are 2 and 2.2 eV for zinc-blende and wurtzite phases correspondingly. Bulk modules are obtained by fitting the variation of energy vs. the lattice constants data to the murnaghan equation of state. The phonon dispersion curves are obtained in high symmetry directions. The elastic constants are calculated by the slope of the phonon acoustic modes in different directions. These constants are =272, =122 and =127 GPa in zinc-blende phase and =301, =380, =85, =88, =125, =153 GPa in wurtzite phase. Our results are compared with other calculation and are in good agreement with them. Young modules are calculated in tensile and comparison modes for wurtzite phase and compared with zinc-blende phase .The results show; the wurtzite phase is harder in z direction.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electronic properties
  • phonon spectrum
  • elastic constants
  • Mechanical properties