First–principles calculation of the band gap of AlxGa1–xN and InxGa1–x N



Título del documento: First–principles calculation of the band gap of AlxGa1–xN and InxGa1–x N
Revue: Revista mexicana de física
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000327707
ISSN: 0035-001X
Autores: 1
2
3
2
Instituciones: 1Universidad de Sonora, Departamento de Matemáticas, Hermosillo, Sonora. México
2Universidad Nacional Autónoma de México, Centro de Nanociencias y Nanotecnología, México, Distrito Federal. México
3Universidad de Sonora, Departamento de Investigación en Física, Hermosillo, Sonora. México
Año:
Periodo: Nov
Volumen: 54
Paginación: 111-118
País: México
Idioma: Inglés
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Experimental
Resumen en español En este trabajo se realizaron cálculos de primeros principios de la variación del ancho de banda prohibido en los compuestos ternarios AlxGa1–xN e InxGa1–x N, utilizando el Método Linealizado de Ondas Planas Aumentadas con Potencial Completo (FLAPW), dentro del marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Los nitruros fueron modelados en una estructura tipo wurzita utilizando el método de supercelda, y considerando las concentraciones x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 y 1.0. Para la optimización de los parámetros de red se utilizó el potencial de correlación–intercambio PBE96 (Perdew et al., Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 3865). Para el cálculo de la estructura de bandas de energía se utilizaron los funcionales PBE96 y EV93 (Engel et al., Phys. Rev. B 47 (1993) 13164). Se consideraron parámetros de red experimentales y calculados (con PBE96) para los cálculos de las propiedades electrónicas. Nuestros cálculos indican que la banda prohibida fundamental es directa en estos compuestos. Los cálculos con el funcional EV93 dan como resultado una mejor estimación de los anchos de las bandas prohibidas de los compuestos binarios. Calculamos el parámetro de curvatura, obteniendo los valores b = 0.74 eV para AlxGa1–xN y b = 2.12 eV para InxGa1–x N
Resumen en inglés Ab–initio calculations of the band gap variation of AlxGa1–xN and InxGa1–x N ternary compounds were carried out using the Full–Potential Linearized Augmented Plane Waves (FLAPW) method, within the Density Functional Theory (DFT). These nitrides were modeled in their wurtzite structure using the supercell method, for concentrations x = 0, 0.25, 0.50, 0.75 and 1.0. To optimize the cell parameters of the binary compounds we used the PBE96 (Perdew et al., Phys. Rev. Lett. 77 (1996) 3865) exchange–correlation functional. For the band structure calculations, we used both PBE96 and EV93 (Engel et al., Phys. Rev. B 47 (1993) 13164) exchange–correlation functionals. We considered experimental and calculated (with PBE96) lattice parameters to work out the electronic properties. We found that the fundamental gap is direct in all compounds. The calculation with EV93 functional gives a better band gap estimation for binary nitrides. The bowing parameter was also estimated obtaining the values b = 0.74 eV for AlxGa1–xN and b = 2.12 eV for InxGa1–x N
Disciplinas: Física y astronomía,
Ingeniería
Palabras clave: Física de materia condensada,
Optica,
Ingeniería electrónica,
Cálculos ab initio,
Estructura de bandas,
Parámetro de curvatura,
Método FLAPW,
Nitruros
Keyword: Physics and astronomy,
Engineering,
Condensed matter physics,
Optics,
Electronic engineering,
Ab–initio calculations,
Band structure,
Bowing parameter,
FLAPW method,
Nitrides
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