بررسی رفتار نیمه‌فلزی و هم ترازی نوارهای مرزمشترک‎ ‎Mn2FeAl/GaAs(001) ‎‏ بر پایه نظریه تابعی چگالی ‏

بوچانی, آرش; امیری, ملیحه

doi:10.22055/jrmbs.2019.14583

بررسی رفتار نیمه‌فلزی و هم ترازی نوارهای مرزمشترک‎ ‎Mn2FeAl/GaAs(001) ‎‏ بر پایه نظریه تابعی چگالی ‏

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

آرش بوچانی ¹

ملیحه امیری ²

¹ گروه فیزیک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه، ایران

² گروه فیزیک-دانشکده علوم- دانشگاه آزاد اسلامی واحد کرمانشاه-کرمانشاه-ایران

10.22055/jrmbs.2019.14583

چکیده

ویژگی های الکترونی ، انحراف نواری و مغناطیسی مرز‌مشترک GaAs/Mn2FeAl توسط محاسبات اصول اولیه با استفاده از نظریه تابعی چگالی و تقریب گرادیان تعمیم‌یافته (GGA) مورد بررسی قرار‌گرفت.محاسبات نشان دادند که مرز‌مشترکMn - Mn/Ga از نظر انرژی پایدارتر از دیگر مرزمشترک های قابل بررسی بود.مطالعه همزمان سد‌شاتکی و پتانسیل الکتروستاتیکی برای این ساختار نشان‌دهنده هم‌ترازی نواری نوعIII (شکسته)می‌باشد، جاییکه لبه نوار ظرفیت Mn2FeAl بالاتر از لبه نواررسانش گالیوم آرسناید می‌باشد.ما یک انحراف نوار ظرفیت54 .1الکترون‌ولت و یک انحراف نوار رسانش 39 .1الکترون‌ولت را یافتیم.از این‌رو Mn2FeAl/GaAs(001) برای کاربرد‌های GMR و TMR پیشنهاد می‌شود. در این مرزمشترک شاهد بروز یک اختلاف پتانسیل الکترواستاتیکی به میزان 0.056میکروولت و نیز بروز رفتار نیمه‌فلزی هستیم

کلیدواژه‌ها

مرز مشترک Mn2FeAl/GaAs(001)

نظریه تابعی چگالی

پتانسیل الکتروستاتیکی

هم ترازی نواری

عنوان مقاله English

Half-metallic behavior and Band alignment of ‎Mn2FeAl/GaAs(001) interface based on density functional ‎theory

نویسندگان English

Arash Boochani ¹

Maliheh Amiri ²

¹ Department of Physics, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran

² Department of Physics, Kermanshah Branch, Islamic Azad University, Kermanshah, Iran

چکیده English

The electronic ,band offset and magnetic properties of Mn2FeAl /GaAs are investigated by first-principles calculations using density functional theory with generalized gradiant approgximation (GGA).The Mn - Mn/Ga interface is stable in terms of energy. The simultaneous analysis of the shotkey barriers and the electrostatic potential for this structure indicates the type III band alignment, where the valence band edge of Mn2FeAl is higher than that of conduction band edge of Gallium arsenide. We find a valence band offset (VBO) of 1.54eV and conduction band offset(CBO) of 1.39eV. Hence, Mn2FeAl /GaAs (001) is recommended for GMR and TMR applications. There was an electrostatic potential difference of 0.056 μV and also half-metallic behavior in this interface.

کلیدواژه‌ها English

Mn2FeAl/GaAs(001) Interface

DFT

Electrostatic Potential

band alignment

[1] De-ming Ma, Yong-yong Chai, Vei Wang, En-ling Li, Wei Shi, Electronic structure, magnetic and optical properties of Cr-doped GaAs using hybrid density functional, Computational Materials Science 113 (2016) 75–79.

[2] Kazutaka Nagao, Yoshio Miura, and Masafumi Shirai, Half-metallicity at the (110) interface between a full Heusler alloy and GaAs, PHYSICAL REVIEW B 73 (2006) 104447.

[3] Yiannis Karafyllidis, Prediction of band discontinuities in semiconductor heterojunctions: A simple model, Microelectronics Journal 22, 7–8(1991) 59-65.

[4]Sh. Khosravizadeh, S. Javad Hashemifar, and Hadi Akbarzadeh, First-principles study of the Co2FeSi(001) surface and Co2FeSi/GaAs(001) interface, Physical Review B 79(2009) 235203.

[5] J. Perdew, K. Burke and M. Enzerhof, Generalized Gradient Approximation Made Simple, Physical Review Letters, 77 (1996) 3865.

[6] Jheng-Sin Liu, Yan Zhu, Patrick S. Goley, and Mantu K. Hudait, Heterointerface Engineering of Broken-Gap InAs/GaSb Multilayer Structures, ACS Applied Materials & Interfaces 7 (2015) 2512−2517.

[7] Cheng-Tai Kuo, Karuppannan Balamurugan, Hung Wei Shiu, Hyun Ju Park, Soobin Sinn, Michael Neumann, Moonsup Han, Young Jun Chang, Chia-Hao Chen, Hyeong-Do Kim, Je-Geun Park, Tae Won Noh, The energy band alignment at the interface between mechanically exfoliated few-layer NiPS3 nanosheets and ZnO, Current Applied Physics 16 (2016) 404-408.

[8] S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwasa, and S.-i. Nagahama, InGaN Multi-Quantum-Well-Structure Laser Diodes with Cleaved Mirror CavityFacets, Journal of Applied Physics 34 (1995)797.