بررسی ویژگی‌های ساختاری، الکترونی و نوری ایندیم نیترید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

چکیده

در این مطالعه، ویژگی‌های ساختاری، الکترونی و نوری ایندیم نیترید در سه فاز بلندروی، ورتسایت و نمک طعام مورد بررسی قرار گرفت. محاسبه‌ها با استفاده از روش شبه پتانسیل، در چارچوب نظریۀ تابعی چگالی  و با استفاده از کد محاسبه‌ای کوانتوم-اسپرسو انجام شد. شبه‌پتانسیل‌های مورد استفاده در دو شرایط بار ­پایسته و بیش نرم ساخته شده و تابعی تبادلی همبستگی آن‌ها از نوع LDA، GGA و PBE0  می باشد. نتیجه‌ها نشان می‌دهد که این ترکیب در فاز ورتسایت و بلندروی یک نیم رسانا با گاف نواری مستقیم و در فاز نمک طعام دارای گاف نواری غیرمستقیم است، که بیش­ترین سهم در نوار ظرفیت مربوط به اوربیتال s اتم نیتروژن و در نوار رسانش مربوط به اوربیتال‌های s و p اتم ایندیم است. نتیجه‌های به دست آمده از تراکم­ پذیری نشان می­ دهد که فاز ساختاری نمک طعام تراکم ­پذیری کم­تری نسبت به دو فاز ساختاری دیگر دارد. هم چنین ویژگی‌های نوری ترکیب از جمله تابع دی‌الکتریک، ضریب شکست و تابع اتلاف محاسبه و نتیجه‌های به دست آمده با دیگر داده‌های موجود سازگاری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Lu H., Schaff W.J., Eastman, Surface Chemical Modification of InN for Sensor Application, Applied Physics, 96: 3577-3579 (2004).
[2] Furthmuller J., Bechestedt F., Band Structures and Optical Spectra of In Npolimorphs: Influence of Quasiparticleand Exeitonic Effects, Physical Review, 72: 205106 (2005).
[3] Tansley T.L. Foley C.P., Optical Band Gap of  InN, J. Appl. Phys. 59: 3241 (1986).
[4] Anchez M.S, "Electronic Structure and Optical Properties of III-N Nanowires", University of Valencia (2010).
[5] Kanoun B., A. Merad E., Merad G., Cibert J., Prediction Study of Elastic Properties Under Pressure Effect for Zincblende BN, AlN, GaN and InN, Solid-State Electronics, 48(9): 1601–1606 (2004).
[6] Bechstedt F., Furthmüller J., Hahn P., Fuchs F., Nonparabolicity and Excitions in Optical Absoration of InN, Journal of crystal growth, 288: 294-297 (2006).
[7] Gorcyca I., Electron Structure and Effective Masses of InN Under Pressure, J. App. Phys., 104(1): 013704 (2008).
[8] Lyons J.J., Van de Walle C.G., Hybrid Functional Calculations of Native Point Defects in InN, Physica Status Solidi (a) 209(1): 65-70 (2012).
[9] Hussain A., Baig M.W.,  Mustafa N., DFT Studies of Indium Nanoclusters, Nanotubes and Their Interaction with Molecular Hydrogen, The Nuclecus, 52(4): 185-191 (2015).
[10] Liang D., Quhe R., Chen Y., Wu L., Wang Q., Guan P., Wang S., Lu P., Electronic and Excitonic Properties of Two-Dimensional and Bulk Inn Crystals, RSC Advances, 7: 42455-42461 (2017).
[11] Giovanne B., Pinhal N., Marana L., Guilherme S., Fabris L., Sambrano Structural J.R., Electronic and Mechanical Properties of Single-Walled AlN and GaN Nanotubes via DFT/B3LYP, Theoretical Chemistry Accounts, 138: 1-11 (2019).
[12] Giannozzi P., Baroni S., Bonini N., QUANTUM ESPRESSO: A Modular and Open-Source Software Project for Quantum Simulations of Materials, Condensed Matter, 21: 395502(2009).
[13] Bachelet G.B., Hamann D.R., Shluter M., Pseudopotentials that Work: from H to Pu, Physical Review, 26: 4199 (1982).
[14] Qian Z., Shen W., Ogawa H., Guo Q., Experimental Studies of Lattic Dynamic Properties in Indium Nitride, Condensed Matter, 16: (2004) R381.
[15] جاودانی ز.، "بررسی ویژگی‌های ساختاری و مغناطیسی با استفاده از نظریه تابعی چگالی SrFe2O4 ترکیب مونوفریت استرانسیوم"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران، اهواز، ایران (1391).
[16] Vurgaftman I., Meyer J.R., and Ram-Mohan L.R., Band Parameters for III-V Compound Semiconductors Their Alloys, J. Appl. Phys, 89(11): 5815-5875 (2001).
[17] Bechstedt F., Furthmüller J., Do We Know the Fundamental Energy Gap of InN, Journal of Crystal Growth, 246(3-4): 315-319 (2002).
[18] Graine R., Chemam R., First Principles Calculation of Structural, Electronic and Optical Properties of InN Compound, International Journal of Modern Physics, 29(5): 0217-9792 (2015).
[19] Ji X., Lau S., Yang H., Zhang Q., Structural and Optical Properties of Wurtzite InN Grown on Si (111), Thin Solid Films, 515(11): 4619-4623 (2007).