
تعداد نشریات | 41 |
تعداد شمارهها | 1,144 |
تعداد مقالات | 9,839 |
تعداد مشاهده مقاله | 18,122,284 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,660,854 |
بررسی قطبش ماکروسکوپیک در نیمههادیهای آلومینیم نیترید،گالیم نیترید و آلومینیم گالیم نیترید و تأثیر میزان غلظت آلومینیم بر گاف نواری و قطبش ماکروسکوپیک در نیمههادی آلومینیم گالیم نیترید | ||
فصلنامه علمی اپتوالکترونیک | ||
مقاله 6، دوره 1، شماره 2، آذر 1395، صفحه 45-54 اصل مقاله (291.29 K) | ||
نوع مقاله: پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
سید علی هاشمیزاده عقدا1؛ طاهر شعبانی* 2؛ احمد یزدانی3 | ||
1استادیار، فیزیک، دانشگاه پیام نور | ||
2کارشناسی ارشد، فیزیک، دانشگاه پیام نور | ||
3دانشیار، فیزیک، دانشگاه تربیت مدرس | ||
چکیده | ||
در این مقاله ساختار الکترونی -کریستالی ترکیبهای نیمههادی گالیم نیترید، آلومینیوم نیترید و آلومینیوم گالیم نیترید که قطبشپذیری خودبهخودی در راستای محور 0001 دارند و از خصلت پیزوالکتریکی خوبی برخوردار هستند، مورد مطالعه قرار گرفتند. بررسی پارامترهای ساختاری، گاف نواری، عامل قطبشپذیری و شدت آن برای نیمههادیهای دوگانه آلومینیوم نیترید، گالیم نیترید و تأثیر متقابل آنها در جایگزینی گالیم با آلومینیوم در نیمههادی سهگانه آلومینیوم گالیم نیترید از طریق نظریة تابعی چگالی در بهکارگیری نرمافزار Win2k و با رویکرد فاز بری انجام پذیرفت. نتایج حاصل از محاسبات نشاندهندة میزان بالای قطبشپذیری خودبهخودی و پیزوالکتریکی و در مجموع قطبش ماکروسکوپیک در این نیمههادیهای نیتریدی بود. محاسبة قطبش برای ترکیب سهتایی آلومینیوم گالیم نیترید با غلظت آلومینیوم در ترکیب به اندازة 5/37 و 5/12 درصد به منظور بررسی اثر غلظت آلومینیوم بر پارامترهای ذکر شده انجام گرفت. نتیجة این محاسبات نیز نشان داد که میزان قطبش در این آلیاژ سهتایی نیتریدی (AlxGa1-xN) با افزایش میزان آلومینیوم در ترکیب افزایش مییابد. سهم زیادی از قطبش ماکروسکوپیک مربوط به قطبش خودبهخودی است، ضمن اینکه مقدار قطبش خودبهخودی با میزان غلظت کاتیون آلومینیوم در ترکیب، یک وابستگی غیرخطی دارد. همچنین محاسبات ساختار نواری ترکیبات نشان داد که در همگی آنها گاف نواری در راستای Γ و مستقیم است و با کاهش میزان غلظت آلومینیوم در ترکیب نیمرسانای AlxGa1-xN، میزان آن کاهش مییابد. | ||
کلیدواژهها | ||
قطبش ماکروسکوپیک؛ قطبش خودبهخودی؛ قطبش پیزوالکتریک؛ آلومینیم نیترید؛ گالیم نیترید؛ آلومینیم گالیم نیترید | ||
عنوان مقاله [English] | ||
The Investigation of Macroscopic Polarization in AlN, GaN and AlGaN Semiconductors and Aluminum Concentration Effect on Band Gap and Macroscopic Polarization in the AlxGa1-xN | ||
نویسندگان [English] | ||
Seid Ali Hashemizadeh Oghada1؛ Toher Shaabani2؛ Ahmad Yazdani3 | ||
چکیده [English] | ||
In this research we studied the electronic – crystalline structure in the semiconductor compounds of gallium nitride, aluminum nitride and aluminum gallium nitride, those have spontaneous polarization in 0001 axis and good piezoelectric properties. We used the Wien2k package, which works based on the density functional theory and the Berry’s phase approach to investigate Structural parameters, band gap, Operating and intensity of polarization for aluminum nitride, gallium nitride and aluminum gallium nitride semiconductors. Also, we studied their interaction in replacement of aluminum cation in triple semiconductor of aluminum gallium nitride. The results of the calculations showed that the rate of spontaneous and piezoelectric polarization and total macroscopic polarization in nitride semiconductors is high. We used two concentrations of aluminum as 12.5 and 37.5 percent in the ternary compound of AlxGa1-xN to calculate the polarization. Moreover, our calculations showed, that when the amount of aluminum cations increases, the polarization increases too. We also found that a higher share of the macroscopic polarization is attributed to the spontaneous polarization. In addition to, the spontaneous polarization in this case has a non-linear and quadratic relationship with concentration. Moreover, our calculations for band gap of compounds showed that in all of them the band gap is on Γ axis and straight, when the amount of aluminum cations decreases in AlxGa1-xN, the band gap energy decreases too. | ||
کلیدواژهها [English] | ||
Macroscopic Polarization, Band Gap, Spontaneous Polarization, Piezoelectric Polarization, AlN, GaN, AlGaN | ||
مراجع | ||
[1] O. Ambacher, J. Phys. D 31, (1988), 2653.
[2] F. Bernardini and V. Fiorentini, Phys. Rev. B 57, (1998), R9427.
[3] F. Bernardini, V. Fiorentini, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B56, (1997), R10024.
[4] F. Bernardini and V. Fiorentini, Phys. Rev. B 64, (2001), 085207.
[5] O. Ambacher, J. Majewski, C. Miskys, A. Link, M. Hermann, M. Eickhoff, M. Stutzmann, F. Bernardini, V. Fiorentini, V. Tilak, B. Schaff, and L.F. Eastman, J. Phys.: Condens. Matter 143399– 3434(2002).
[6] R.D. King-Smith and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B47,(1993), 1651.
[7] R. Resta, Rev. Mod. Phys. 66, (1994), 899.
[8] P. Blaha, K. Schwarz, G. Madsen, D. Kvasnicka, J. Luitz, "Wien2k," An augmented plane wave+ ocal orbitals program for calculating crystal properties, (2011).
[9] J. Kuneˇs, Ph. Wissgott, userguide WIEN2WANNIER: From linearized augmented plane waves to maximally localizedWannier functions, (2013).
[10] H.J. Monkhorst and J.D. Pack, Phys. Rev. B 13,(1976),5188.
[11] R. Resta, Ferroelectrics. (1996). 136, 51.
[12] A. Malashevich, Abstract of dissertation, New Brunswick, New Jersey, The Graduate School- New Brunswick Rutgers, The State University of New Jersey, (2009).
[13] O. Ambacher, J. Phys. D: Appl. Phys. 31, (1998), 2653.
[14] O. Ambacher, J. Smart, J.R. Shealy, N.G. Weimann, K.Chu, M. Murphy, W.J. Schaff, and L.F. Eastman, J. Appl.Phys. 85, (1999), 3222.
[15] F. Bernardini, V. Fiorentini, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B63, (2001), 193201.
[16] Mánuel, J.M. et al. Structural and compositional homogeneity of InAlN epitaxial layers nearly lattice-matched to GaN. Acta Mater 58, 4120–4125, 10.1016/j.actamat-.2010.04.001 (2010). [17] Morales, F.M. et al. Determination of the composition of InxGa1−xN from strain measurements.Acta Mater 57, 5681–5692, 10.1016/j.actamat.2009.07.063 (2009).
[18] D. Carvalho, K. Müller-Caspary, M. Schowalter, T. Grieb, T. Mehrtens, A. Rosenauer, T. Ben, R. García, A. Redondo-Cubero, K. Lorenz, B. Daudin & F. M. Morales, Direct Measurement of Polarization-Induced Fields in GaN/AlN by Nano-Beam Electron Diffraction, Scientific Reports 6,10.1038/srep28459(2016)[19] Bernardini F, “Nitride Semiconductor Devices Principles and Simulation”, edited by, J. Piprek. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, (2007).[20] I. Supryadkina, K. Abgaryan, D. Bazhanov, I. Mutigullin “AB initio study of macroscopic polarization of AlN, GaN and AlGaN”, Phys.Status Solidc. 11. No.2, (2014), 307-311. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,834 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 875 |