Cálculos de funcional de densidade para nitretos III-V usando a aproximação de densidade local e a aproximação de gradiente generalizado

Realizamos cálculos de funcional de densidade para nitretos III-V usando o método de ondas planas com pseudopotenciais, onde os estados d dos átomos de Ga e In são incluídos como estados de valência. Resultados obtidos usando tanto a aproximação de densidade local (LDA) quanto a aproximação de gradiente generalizado (GGA) para o funcional de troca-correlação são comparados. Propriedades em bloco, incluindo constantes de rede, módulos de compressão e derivadas, energias coesas e estruturas de bandas são relatadas para AlN, GaN e InN nas estruturas de blenda de zinco e wurtzita. Também relatamos cálculos para algumas das fases em bloco dos elementos constituintes. O desempenho de nossos pseudopotenciais e vários testes de convergência são discutidos. Descobrimos que a GGA gera propriedades físicas melhoradas para Al em bloco, N₂ e AlN em bloco em comparação com a LDA. Para GaN e InN, essencialmente nenhuma melhoria é encontrada: a LDA apresenta sobreligação, mas a GGA mostra uma tendência à subligação. O grau de subligação e a superestimação da constante de rede, conforme obtido dentro da GGA, aumentam ao passar de GaN para InN. Estruturas de bandas são encontradas como muito similares dentro da LDA e GGA. Para os nitretos III-V, a GGA, portanto, não oferece vantagens significativas; em particular, nenhuma melhoria é encontrada em relação ao problema do band-gap.