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

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.