خواص الكتروني، فونوني و مكانيكيGaN

Electronic, phononic and mechanical properties of GaN

در اين مقاله خواص الكتروني، فونوني و مكانيكي بلور GaN در حالت انبوهه، براي دو فاز مكعبي بلندروي و شش گوشي ورتسايت با استفاده از نظريه تابعي چگالي، تقريب شيب تعميم‌يافته و استفاده از شبه پتانسيل مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج بررسي خواص الكتروني نشان داد كه اين بلور در فازهاي بلندروي و ورتسايت نيم رسانا، با گاف انرژي 2 و 2/2 الكترون-ولت است. با منطبق نمودن نمودار انرژي برحسب پارامترهاي شبكه بهينه شده با معادله حالت مورناگون، مدول حجمي محاسبه شد. نمودار پراكندگي فونوني براي هر دو فاز در راستاي بيشترين تقارن رسم شد. مقادير ثابت‌هاي كشساني با توجه به شيب شاخه هاي آكوستيكي در راستاهاي مورد نظر در نمودار پراكندگي فونوني براي فاز بلندروي 272= ، 122= و 127= گيگا پاسكال و براي فاز ورتسايت 301= ، 380= ، 85= ، 88= ، 125= و 153= گيگا پاسكال به‌دست آمد. نتايج به‌دست آمده از محاسبات تطابق خوبي با نتايج ديگران داشت. همچنين مدول يانگ در حالت هاي كششي و تراكمي براي فاز ورتسايت و مدول يانگ براي فاز بلندروي محاسبه شد. مقايسه مقاومت اين بلور در راستاي z، مقاومت بيشتر فاز ورتسايت را نشان داد.

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 pseudopotentials. Results show both phases are semiconductors. The calculated band gaps are 2 and 2.2 eV for zinc-blende and wurtzite phases, respectively. 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 from the slope of the phonon acoustic modes in different directions. These constants are =272, =122 and =127 GPain zinc-blende phase and =301, =380, =85, =88, =125, =153 GPainwurtzite phase. Our results are compared with other calculations and are found to be 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 that the wurtzite phase is harder in z direction.