مطالعه نظری خواص ساختاری والکترونی خوشه های کوچک گالیم نیترید (n=۱-۱۰) GanNn و ایزومرهایشان

در این مطالعه، خواص ساختاری و الکترونی خوشه های  GanNn (۱۰-۱=n)  با استفاده از فرمول­بندی تابعی چگالی(DFT) و  به روش PAW در بسته­ی نرم افزاری VASP مورد بررسی قرار می­گیرند. نتایج حاصل ازمحاسبات نشان می­دهد که در  ساختارهای پایدارتر خوشه های کوچک،  اتمهای N تمایل بیشتری به تشکیل پیوند هایی بصورت واحدهای سازندهی ۲N و یون آزید  دارند، در حالی که در خوشه بزرگتر، ساختارهای سه بعدی قفس مانند با پیوندهای Ga-N بیشتر ظاهر می شوند. یک افزایش سریع در انرژی بستگی بر اتم از ۱n= به ۲n= به دلیل گذار ساختار از حالت یک بعدی به دو بعدی و افزایش همپوشیهای میان اوربیتالهای N و Ga، جهت رسیدن به پایداری بیشتر است. این تغییرات برای ایزومرهای اول خوشههای ۳ n> روندی تقریبا خطی را دنبال میکنند. پربند چگالی بار نشان می دهد که اگر چه پیوند  Ga-N دارای خصلت یونی است ولی بطور خیلی جزئی نیز رفتار کووالانسی از خود نشان می دهد.  همچنین پایینترین ترازهای انرژی مربوط به اوربیتال های N-s، ترازهای میانی  یک حالت هیبریدی از Ga-s  و N-p و ترازهای نزدیک به تراز فرمی مربوط به Ga-p  و N-p هستند.