Ga1-xMnxN Magnetic Semiconductors: First-Principles Study
Date
2008
Authors
Farah Ali Deib Saleh
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
We present the results of First-Principles calculations of the magnetic semiconductors for systems taking the concentrations (0.0,0.125, 0.25, 0.50, 0.75 , 1.00) in the Zinc-blende Structure (ZB-Structure), using a self-consistent full-potential linearized augmented plane-wave (FP-LAPW) method implemented by the WIEN2K package. The local spin density approximation (LSDA) as well as the generalized gradient approximation (GGA) are used to treat the exchange correlation potential, and taking into account spin polarization.
In order to design new or employ the existing diluted magnetic semiconductor materials, the underlying mechanisms of magnetism must be understood. The total energy versus lattice constant is obtained using the spin density functional theory (DFT). It is found that the equilibrium lattice parameters strongly depend on the concentration of the Mn-dopant (x ). Also we found that the energy band gaps ( ) for these systems depend on (x ), in other words the energy band gap decreases by increasing the Mn concentration.
We mainly studied the Bulk parameters of our system, band structures, and magnetic properties. We made numerical investigations of the structural, magnetic properties for simple cases under pressure, in other part of our results we report an analysis of structures, magnetic properties of the , i.e GaN doped with Mn, with different concentrations, 0.125, 0.25, 0.5, 0.75 and so for major, minor compounds (GaN, MnN).
نقدم في هذه الأطروحة حساب الخصائص المغناطيسية والالكترونية للمخاليط المغناطيسية في حالة التركيب البلوري لكبريتات الخارصين وذلك باستخدام طريقة الموجات المستوية المعدلة الخطية لجهد تام (FP-LAPW). لقد تم استخدام تقريب الكثافة المغزلية الموضعية (LSDA) وتقريب الميل الإتجاهي المعمم (GGA) للجهد التبادلي الترابطي. لقد حصلنا على سلوك ثابت في الخصائص المغناطيسية مع ازدياد نسبة مادة المنغنيز(Mn) في الخليط. أظهرت الدراسة الحالية بأن المركب GaN ذو طاقة فجوة مباشرة وانه شبه موصل غير انه لا يمتلك الخصائص المغناطيسية في التركيب البلوري الحالي , كما تم الحصول على طاقة فجوة متباينة للمخلوط وتبين بأنها تعتمد على تركيز مادة المنغنيز. أظهرت النتائج الحالية بان مركب MnN في التركيب البوري الحالي يمكن به أن يصل إلى حالة المادة المغناطيسية إذا تعرض لظروف تجعله يزداد حجما كالحرارة مثلا.
نقدم في هذه الأطروحة حساب الخصائص المغناطيسية والالكترونية للمخاليط المغناطيسية في حالة التركيب البلوري لكبريتات الخارصين وذلك باستخدام طريقة الموجات المستوية المعدلة الخطية لجهد تام (FP-LAPW). لقد تم استخدام تقريب الكثافة المغزلية الموضعية (LSDA) وتقريب الميل الإتجاهي المعمم (GGA) للجهد التبادلي الترابطي. لقد حصلنا على سلوك ثابت في الخصائص المغناطيسية مع ازدياد نسبة مادة المنغنيز(Mn) في الخليط. أظهرت الدراسة الحالية بأن المركب GaN ذو طاقة فجوة مباشرة وانه شبه موصل غير انه لا يمتلك الخصائص المغناطيسية في التركيب البلوري الحالي , كما تم الحصول على طاقة فجوة متباينة للمخلوط وتبين بأنها تعتمد على تركيز مادة المنغنيز. أظهرت النتائج الحالية بان مركب MnN في التركيب البوري الحالي يمكن به أن يصل إلى حالة المادة المغناطيسية إذا تعرض لظروف تجعله يزداد حجما كالحرارة مثلا.