Адсорбция бария на поверхности GaN(0001)
М.Н. Лапушкин
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.210
Оригинальная статья
Аннотация: Впервые проведен расчет адсорбции атомов бария на поверхности грани (0001) GaN методом функционала плотности. 2D-слой GaN моделировался суперъячейкой GaN(0001) 2×2 содержащих 10 бислоя GaN. Расчет электронной плотности состояния и энергии адсорбции атома Ba проводился для пяти мест адсорбции атома Ba: в ямочной позиции, в мостиковых позициях между поверхностными атомами Ga (N) и над поверхностным атомом Ga (N). Один атом Ba приходился на 4 поверхностных атомов Ga в первом бислое GaN. Наиболее предпочтительно адсорбция атома бария над поверхностным атомом N. Энергия адсорбции составляет величину: 2,96 эВ. Адсорбция атомов Ba приводит к незначительной реконструкции поверхности GaN: максимальный сдвиг слоя атомов Ga (N) не превышает 0,11 Å. Адсорбция Ba приводит к образованию поверхностной зоны ниже уровня Ферми.
Ключевые слова: метод функционала плотности, электронная структура, интерфейс, поверхность, адсорбция, барий, GaN
- Лапушкин Михаил Николаевич – к.ф.-м.н., доцент по специальности, старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН»
Ссылка на статью:
Лапушкин, М.Н. Адсорбция бария на поверхности GaN(0001) / М.Н. Лапушкин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 210-218. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.210.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Qian, X. Phonon-engineered extreme thermal conductivity materials / X. Qian, J. Zhou, G.Chen // Nature Materials. – 2021. – V. 20. – I. 9. – P. 1188-1202. DOI: 10.1038/s41563-021-00918-3.
2. Buffolo, M. Defects and reliability of GaN‐based LEDs: review and perspectives / M. Buffolo, A. Caria, F. Piva et al. // Physica Status Solidi (a). – 2022. – V. 219. – I. 8. – Art № 2100727. – 22 p. DOI: 10.1002/pssa.202100727.
3. Emon, A.I. A review of high-speed GaN power modules: state of the art, challenges, and solutions / A.I. Emon, A.B. Mirza, J. Kaplun et al. // IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. – 2022. – V. 11. – I. 3. – P. 2707-2729. DOI: 10.1109/JESTPE.2022.3232265.
4. Sun, R. GaN power integration for high frequency and high efficiency power applications: a review / R. Sun, J. Lai, W. Chen, B. Zhang // IEEE Access. – 2020. – V. 8. – P. 15529-15542. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2967027.
5. Kozak, J.P. Stability, reliability, and robustness of GaN power devices: a review / J.P. Kozak, R. Zhang, M. Porter et al. // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2023. – V. 38. – I. 7. – P. 8442-8471. DOI: 10.1109/TPEL.2023.3266365.
6. Zhang, Y. Recent advances on gan-based micro-leds / Y. Zhang, R. Xu, Q. Kang et al. // Micromachines. – 2023. – V. 14. – I. 5. – Art. № 991. – 19 p. DOI: 10.3390/mi14050991.
7. Behringer, M. Blue high‐power laser diodes‐‐beam sources for novel applications: overview and outlook / M. Behringer, H. König // PhotonicsViews. – 2020. – V. 17. – I. 2. – P. 60-63. DOI: 10.1002/phvs.202000018.
8. Bermudez, V.M. The fundamental surface science of wurtzite gallium nitride / V.M. Bermudez // Surface Science Reports. – 2017. – V. 72. – I. 4. – P. 147-315. DOI: 10.1016/j.surfrep.2017.05.001.
9. Northrup, J.E. Incorporation of beryllium on the clean and indium-terminated GaN (0001) surface / J.E. Northrup // Applied Physics Letters. – 2001. – V. 78. – I. 19. – P. 2855-2857. DOI: 10.1063/1.1368369.
10. Lyons, J.L. First‐principles theory of acceptors in nitride semiconductors / J.L. Lyons, A. Alkauskas, A. Janotti, C.G. Van de Walle // Physica Status Solidi (b). – 2015. – V. 252. – I. 5. – P. 900-908. DOI: 10.1016/j.cossms.2024.101148.
11. Reshchikov, M.A. Photoluminescence from vacancy‐containing defects in GaN / M.A. Reshchikov // Physica Status Solidi (a). – 2023. – V. 220. – I. 10. – Art. № 2200402. –8 p. DOI: 10.1002/pssa.202200402.
12. Sun, Q. Energetics of Mg incorporation at GaN (0001) and Ga N (000 1 ) surfaces / Q. Sun, A. Selloni, T.H. Myers et al. // Physical Review B. – 2006. – V. 73. – I. 15. – Art. № 155337. – 9 p. DOI: 10.1103/PhysRevB.73.155337.
13. Al Balushi, Z.Y. Two-dimensional gallium nitride realized via graphene encapsulation / Z.Y. Al Balushi, K. Wang, R. K. Ghosh et al. // Nature Materials. – 2016. – V. 15. – I. 11. – P. 1166-1171. DOI: 10.1038/nmat4742.
14. Cui, Z. Tuning the optoelectronic properties of graphene-like GaN via adsorption for enhanced optoelectronic applications / Z. Cui, X.Wang, M. Li et al. // Solid State Communications. – 2019. – V. 296. – P. 26-31. DOI: 10.1016/j.ssc.2019.04.010.
15. Бенеманская, Г.В. Модификация электронной структуры и формирование аккумуляционного слоя ультратонких интерфейсов Ва/n-GaN и Ba/n-AlGaN / Г. В. Бенеманская, С. Н. Тимошнев, С. В. Иванов и др. // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2014. – Т. 145. – Вып. 4. – С. 684-696.
16. Бенеманская, Г.В. Аккумуляционный зарядовый слой на поверхности n-GaN (0001) с ультратонкими Ва покрытиями / Г. В. Бенеманская, Г. Э. Франк-Каменецкая // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2005. – Т. 81. – Вып. 10. – С. 642-645
17. Hintze, F. Ba3Ga3N5: a novel host lattice for Eu2+-doped luminescent materials with unexpected nitridogallate substructure / F. Hintze, F. Hummel, P. J. Schmidt et al. // Chemistry of Materials. – 2012. – V. 24. – I. 2. – P. 402-407. DOI: 10.1021/cm203323u.
18. Giannozzi, P. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2009. – V. 21. – №. 39. – Art. № 395502. – 19 p. DOI: 10.1088/0953- 8984/21/39/395502.
19. Perdew, J.P. Self-interaction correction to density-functional approximations for many-electron systems / J.P. Perdew, A. Zunger // Physical Review B. – 1981. – V. 23. – I. 10. – P. 5048-5079. DOI: 10.1103/PhysRevB.23.5048.
20. Nishihara, S. BURAI 1.3 A GUI of Quantum ESPRESSO / S. Nishihara. – Режим доступа: www.url: https://nisihara.wixsite.com/burai. – 16.07.2024.