Cálculo De La Estructura Electrónica De Las Multicapas (Z)1(GaN)1, (Z = CrN, MnN Y TiN) En Las Fases NaCl Y Zincblenda.

Los nitruros de metales de transición como el CrN, MnN y TiN han sido ampliamente estudiados teórica y experimentalmente, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, físicas y químicas, tales como: alta dureza, elevado punto de fusión, buena conductividad térmica y eléctrica, estabilidad química y alta resistencia al desgaste, a la corrosión y a la oxidación [1,2,3]; por lo que han sido utilizados en diferentes aplicaciones científicas y tecnológicas tales como: recubrimientos duros, recubrimientos ópticos, contactos eléctricos, barreras de difusión [4,5]. Por otro lado, sea encontrado que los nitruros basados en metales de transición tienen un comportamiento metálico y que bajo condiciones normales de crecimiento cristalizan en la fase NaCl [6,7,8]. Por otra parte, experimentalmente se han encontrado que el GaN es un semiconductor que cristaliza normalmente en wurtzita [9], adicionalmente, estudios teóricos han demostrado la posibilidad de obtener GaN en la estructura Zincblenda [10]. Estudios experimentales han encontrado que, a pesar de la diferencia en la estructura cristalina NaCl o Zincblenda de los nitruros basados en metales de transición y wurtzita del GaN sean crecido multicapas de TiN/GaN usando la técnica Reactive Pulsed Laser Deposition (PLD) [11]. La combinación de las propiedades físicas, mecánicas y químicas de los nitruros tales como el CrN, MnN y TiN junto con el carácter semiconductor del GaN, le abren a las multicapas CrN/GaN, MnN/GaN y TiN/GaN un amplio espectro de aplicaciones como por ejemplo ser utilizados como un contacto metal/semiconductor. En este trabajo estudiaremos las propiedades estructurales y electrónicas de las multicapas 1x1 de CrN/GaN, MnN/GaN y TiN/GaN

2. Detalles computacionales

Los cálculos se realizan dentro del marco de la Teoría del Funcional Densidad (DFT) y usando Ondas Planas Aumentadas Potencial Completo (FP-LAPW) implementado en el paquete WIEN2k [12]. Los efectos de correlación e intercambio de los electrones se tratan usando la aproximación de Gradiente Generalizado (GGA) de Perdew, Burke y Ernzerhof (PBE) [12]. En el método LAPW la celda se divide en dos tipos de regiones, las esferas atómicas centradas en los sitios nucleares y la región intersticial entre las esferas no superpuestas. Dentro de las esferas atómicas las funciones de ondas se reemplazan por funciones atómicas, mientras que en la región intersticial, la función se expande en ondas planas. La densidad de carga y los potenciales se expanden en armónicos esféricos hasta lmax=10 dentro de las esferas atómicas y la función de onda en la región intersticial se expande en ondas planas con un parámetro de corte Kmax = 8/ Rmt donde Rmt es el radio más pequeño de la esfera atómica en la celda unitaria y Kmax es la magnitud del vector k más grande de la red recíproca. Para asegurar convergencia en la integración de la primera zona de Brillouin se utilizaron 1600 puntos, lo que corresponde a 140 puntos k en la parte irreducible de la primera zona de Brillouin para la fase NaCl y 126 puntos k en la parte irreducible de la primera zona de Brillouin para la fase Zincblenda. Las integrales sobre la zona de Brillouin se resuelven usando la aproximación especial puntos k de Monkhorst-Pack. La autoconsistencia se logra exigiendo que la convergencia de la energía total sea menor que 10-4 Ry. Para la expansión del potencial en la región intersticial, se considera Gmax = 12. Los radios Muffin-tin fueron de 1.6 bohr para el N y 2.0 bohr para el Ga, Cr, Mn y Ti. Los cálculos se realizan teniendo en cuenta la polarización de espín, debido a la presencia de los átomos Cr y Mn en las multicapas.

3. Resultados.

Las multicapas 1x1 de Z/GaN (Z = CrN, MnN y TiN) modeladas en la fase NaCl mediante la intercalación de una capa de GaN y una capa de Z a lo largo de eje z cristalizan en una estructura tetragonal

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