مطالعه نظری خواص ساختاری والکترونی خوشه های کوچک گالیم نیترید (n=۱-۱۰) gannn و ایزومرهایشان

در این مطالعه، خواص ساختاری و الکترونی خوشه های  gannn (10-1=n)  با استفاده از فرمول­بندی تابعی چگالی(dft) و  به روش paw در بسته­ی نرم افزاری vasp مورد بررسی قرار می­گیرند. نتایج حاصل ازمحاسبات نشان می­دهد که در  ساختارهای پایدارتر خوشه های کوچک،  اتم‏های n تمایل بیشتری به تشکیل پیوند هایی بصورت واحدهای سازنده‏ی 2n و یون آزید  دارند، در حالی که در خوشه بزرگتر، ساختارهای سه بعدی قفس مانند با پیوندهای ga-n بیشتر ظاهر می شوند. یک افزایش سریع در انرژی بستگی بر اتم از 1n= به 2n= به دلیل گذار ساختار از حالت یک بعدی به دو بعدی و افزایش همپوشی‏های میان اوربیتال‏های n و ga، جهت رسیدن به پایداری بیشتر است. این تغییرات برای ایزومرهای اول خوشه‏های 3 n> روندی تقریبا خطی را دنبال می‏کنند. پربند چگالی بار نشان می دهد که اگر چه پیوند  ga-n دارای خصلت یونی است ولی بطور خیلی جزئی نیز رفتار کووالانسی از خود نشان می دهد.  همچنین پایین‏ترین ترازهای انرژی مربوط به اوربیتال های n-s، ترازهای میانی  یک حالت هیبریدی از ga-s  و n-p و ترازهای نزدیک به تراز فرمی مربوط به ga-p  و n-p هستند.