شبیه سازی عیوب بلوری درگالیم نیتراید و بررسی آثار الکتریکی و اپتیکی آن

نیترایدهای نیم رسانای گروه iii از جمله گالیم نیتراید، به سبب گاف نواری پهن و مستقیم در ساخت قطعات الکترو اپتیکی مورد توجه هستند. خواص الکتریکی و اپتیکی این نیم رساناها توسط عیوب بلوری تحت تاثیر قرار گرفته و تغییر می کنند. ساختار بلوری ترکیبات گروه iii-v، عیوب بلوری و نظریه تابعی چگالی در این کار پژوهشی معرفی شده است. طبق محاسبات گاف نواری گالیم نیتراید در ساختار ورتزیت ev 8/1 و گاف نواری ساختار بلند روی ev 6/1 می باشد همچنین ضریب شکست ساختار بلند روی در فرکانس های پایین تقریباً 53/2 وضریب خاموشی در محدوده ی (ev) 2-0، صفر می باشد. در ساختار ورتزیت نیز به سبب خواص ناهمسانگردی ضریب شکست های متفاوتی در دو جهت x,z ایجاد می شود. ضریب شکست ساختار در محدوده ی بسامدهای پایین (نورمرئی) در جهت x حدوداً 51/2 و در جهت y تقریباً 54/2 می باشد. ضریب خاموشی نیز در محدوده ی (ev) 2-0 ، صفر می باشد. در این پایان نامه توزیع بار اطراف دررفتگی پیچشی در ساختار ورتزیت گالیم نیتراید، ناخالصی کربن، تهی جاهای نیتروژن و گالیم در ساختار بلند روی گالیم نیتراید با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفته اند. شبیه سازی این عیوب با استفاده از برنامه wien2k صورت گرفته است. ساختار نواری، چگالی حالت های الکترونی و خواص نوری در ساختارهای معیوب بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده، دررفتگی پیچشی در ساختار ورتزیت هیچ تراز انرژی را در گاف نواری القا نمی کند. همچنین چگالی حالت های الکترونی در اطراف هسته دررفتگی افزایش می یابد. بنابراین می توان پیش بینی کرد که این نوع دررفتگی، بعنوان تله برای الکترون ها عمل می کند و به این ترتیب بازده الکتریکی و اپتیکی قطعات کاهش می یابد. ناخالصی کربن با اتم های گالیم جانشین می شود و تراز نواری دهنده را در گاف نواری القا می کند، گاف نواری کاهش یافته و در نهایت رسانایی الکتریکی افزایش می یابد. تهی جای گالیم بعنوان پذیرنده الکترون عمل می کند و تراز پذیرنده را در نزدیکی نوار ظرفیت ایجاد می کند. تهی جای نیتروژن بعنوان دهنده الکترون عمل کرده و تراز دهنده را در گاف نواری ایجاد می نماید. . همچنین خواص اپتیکی مانند تابع دی الکتریک، ضریب شکست و ضریب خاموشی در اغلب فرکانس ها در مقایسه با ساختار ایده ال دچار افت می گردند