مطالعه نظري خواص ساختاري والكتروني خوشه هاي كوچك گاليم نيتريد (n=1-10) GanNn و ايزومرهايشان

Theoretical study of structural and electronic properties of small GanNn clusters (n=1-10) and their isomers

در اين مطالعه، خواص ساختاري و الكتروني خوشه هاي GanNn (10-1=n) با استفاده از فرمول بندي تابعي چگالي(DFT) و به روش PAW در بسته ي نرم افزاري VASP مورد بررسي قرار مي گيرند. نتايج حاصل ازمحاسبات نشان مي دهد كه در ساختارهاي پايدارتر خوشه هاي كوچك، اتم هاي N تمايل بيشتري به تشكيل پيوند هايي بصورت واحدهاي سازنده ي 2=N و يون آزيد دارند، در حالي كه در خوشه بزرگتر، ساختارهاي سه بعدي قفس مانند با پيوندهاي GaN بيشتر ظاهر مي شوند. يك افزايش سريع در انرژي بستگي بر اتم از 1=n به 2=n به دليل گذار ساختار از حالت يك بعدي به دو بعدي و افزايش همپوشي هاي ميان اوربيتال هاي N و Ga، جهت رسيدن به پايداري بيشتر است. اين تغييرات براي ايزومرهاي اول خوشه هاي 3

In this study, structural and electronic properties of GanNn clusters (n=110) are investigated using formalism of density functional theory (DFT) and projector augmented plane waves (PAW) within VASP software package. Results of calculations show that more tendency of N atoms in more stable structures of small clusters is the formation of building blocks N2 and azid, whereas the 3D structures are revealed as cagelike shape with GaN bonds. A sharp increase in binding energy per atom from n=1 to n=2 is due to structure transition from 1D to 2D and increase of overlapping between N and Ga orbitals in order to obtain more stability. These changes for clusters with ngt 3 follow approximately a linear trend. Charge density contour shows an ionic bond with partial covalent character for GaN. Also, the lowest energy levels devote to Ns orbitals, middle levels to a hybridized case of Gas and Np orbitals and levels close to Fermi level to a hybridized case of Gap and Np orbitals.