Estudo teórico das propriedades estruturais e eletrônicas do GaN e do semicondutor magnético Ga1-xMnxN no bulk e na superfície

• Autor(a) principal: Gomes, Marcilene Cristina [UNESP]
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/106649
• topic: Nitretos; GaN - Estrutura eletrônica; GaN - Electronic structure

Este trabalho é resultado de um estudo teórico sobre o GaN e o Semicondutor Magnético Ga1-xMnxN, tanto para bulk (sólido) como para as superfícies nanoestruturadas mais estáveis, dada sua importância para o desenvolvimento como material spintrônico. Analisamos deste material suas propriedades estruturais, energéticas e eletrônicas, a partir de cálculos periódicos baseados na teoria do Funcional da Densidade (DFT), como o funcional híbrido B3LYP, e também apresentamos resultados preliminares do estudo das propriedades magnéticas deste material. Realizamos um estudo pormenorizado das estruturas de bandas e da densidade de estados, do Ga1-xMnxN bulk (x~0,02 a 0,18) quanto em superfícies (x~0,0 a 0,17) para os modelos de supercélula de 32 e 96 átomos bulk e modelos de superfícies com 12 e 24 camadas. Os resultados obtidos nos mostram que para concentrações acima de 6% ocorre um acréscimo na distância de ligação Mn-N na direção c, pelo fato do Mn apresentar um raio atômico superior ao Ga e propriedades físicas e químicas distintas. Para os cálculos com superfícies, foi realizada a substituição do Ga por Mn em diferentes posições relativas na superfície, sub-superfície e core, ocorrendo o aumento da energia total conforme os átomos de Mn se movem para os sítios mais internos da superfície e ao considerar a forma de equilíbrio baseada na estabilidade termodinâmica, os valores das energias superficiais das superfícies (1010) e (1120) do GaN wurtzita são as mais estáveis para a concentração de ~8%. Com o aumento da concentração, ocorre nas estruturas de bandas uma diminuição do gap, tanto para o bulk quanto para as superfícies, porém ele se mantém direto no bulk, com exceção para concentração de 18% e, na superfície (1010), enquanto que na superfície (1120) o gap é indireto...