Ab initio calculation of structural and electronic properties of AlxGa1-xN and InxGa1-xN alloys

E. López Apreza, J. Arriaga, D. Olguín

Resumen


Calculamos las propiedades estructurales y electrónicas de los compuestos AlN, GaN, InN y sus aleaciones ternarias Ga1-xAlxN y Ga1-xInxN usando la teoría del funcional de la densidad (DFT) dentro de la aproximación del gradiente generalizado (GGA). Para el estudio de las propiedades electrónicas y estructurales hemos realizado cálculos de energía total usando el método de ondas planas generalizadas. En nuestro estudio hallamos que los parámetros fundamentales de estas aleaciones no obedecen la ley de Vegard. Encontramos que para la aleación AlxGa1-xN, los parámetros de red a, c y u muestran un parámetro de arqueo positivo. Para la aleación InxGa1-xN sus parámetros a y c muestran un parámetro de arqueo negativo, mientras que su parámetro interno u posee un parámetro de arqueo positivo. Calculamos también las distancias a primeros y segundos vecinos de las aleaciones, las cuales se comparan muy bien con resultados experimentales. Encontramos que para ambas aleaciones la brecha de energía prohibida, como función de la composición, no muestra un comportamiento lineal. Adicionalmente a los cálculos de estructura electrónica, calculamos también las masas efectivas tanto para los compuestos binarios como para las aleaciones. Mostramos que las propiedades calculadas en este trabajo muestran un buen acuerdo con la mayoría de los resultados reportados anteriormente. Finalmente, usando la aproximación del “fonón congelado”, calculamos el modo A1(TO) para todos los sistemas estudiados. Nuestros resultados muestran un buen acuerdo con los resultados experimentales reportados para los compuestos binarios. Para las aleaciones, nuestros cálculos reproducen tanto los resultados experimentales para AlxGa1-xN así como las predicciones teóricas de la aleación InxGa1-xN.


Palabras clave


Cálculos Ab initio; aleaciones de nitruros

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