Resumen

En este trabajo realizamos cálculos de primeros principios para investigar las propiedades estructurales y electrónicas de la multicapa 1x1 CrN/GaN. Los Cálculos se realizan en las fases zincblenda y wurtzita, debido a que este es el estado base del nitruro de cromo CrN y el nitruro de galio GaN, respectivamente. Sin embargo, se estudia la estabilidad de la multicapa en la fase NaCl,con el fin predecir posibles transiciones de fase. Encontramos que la fase más favorable para multicapa, es la hexagonal tipo wurtzita, con posibilidad de pasar a la fase NaCl mediante la aplicación de una presión externa. Nuestros Cálculos nos permiten predecir que la presión de transición es ⁓ 13,5 GPa. A partir de la densidad de estados encontramos que la multicapa posee un comportamiento metálico debido a la hibridación de los orbitales Cr-d y N-p que atraviesan el nivel de Fermi.

1 INTRODUCCIÓN

Los nitruros de metales de transición como el CrN han sido ampliamente estudiado teórica y experimentalmente, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, físicas y químicas, tales como: alta dureza, elevado punto de fusión, alta resistencia al desgaste, a la corrosión y a la oxidación [1], [2], [3]. Se ha encontrado que nitruro de cromo CrN tiene un comportamiento metálico y que bajo condiciones normales de crecimiento cristalizan en la fase zincblenda [1], [4], [5], mientras que el nitruro de galio GaN es un semiconductor que cristaliza normalmente en wurtzita [6], [7]. Por otro lado, Vijay Rawat and Timothy Sands [8], [9] demostraron que es posible crecer multicapas de nitruros de metales de transición y nitruro de galio GaN, dado que, a pesar de la diferencia en la estructura cristalina NaCl del nitruro de titanio TiN y wurtzita del GaN crecieron multicapas de TiN/GaN usando la técnica Reactive Pulsed Laser Deposition (PLD).

El estudio de las multicapas basadas en nitruros de metales de transición y nitruro de galio GaN es de gran importancia actual, puesto que la combinación de las propiedades de los nitruros de mestales de transición, como el CrN, junto con el carácter semiconductor del GaN, le abren a las multicapas CrN/GaN un amplio espectro de aplicaciones, como por ejemplo: ser utilizadas en dispositivos de altas temperaturas, altas potencias, como recubrimientos duros y como un contacto metal/semiconductor, entre otras. Dada La posibilidad experimental de crecer multicapas de mestales de transición con el semiconductor nitruro de Galio GaN y el gran número de posibles aplicaciones de la multicapa CrN/GaN, es importante realizar estudios teóricos que brinden información sobre la estabilidad estructural, las propiedades estructurales y electrónicas de ésta multicapa. Por esta razón, en este trabajo estudiamos en el marco de la teoría del funcional de la densidad DFT, las propiedades estructurales y electrónica de la multicapa 1x1 CrN/GaN.

• Materias:Nitruros metálicos Nanoestructuras Dinámica de estructuras
• Subjects:Metal nitrides Nanostructures Structural dynamics
• Palabras claves:Multicapa 1x1 CrN/GaN, DFT; propiedades estructurales; propiedades electrónicas.
• Keywords:1x1 CrN/GaN multilayer; DFT; Structural properties; electronic properties.