Propiedades electrónicas de semiconductores III-V sometidos a tensión uniaxial en la dirección [111]; un enfoque según el método tight-binding: I. Arseniuros y Fosfuro de Galio

Abstract

Empleando un esquema de cálculo tight-binding que usa una base de orbitales sp3s*d5,  se estudian propiedades de la estructura electrónica de un grupo de materiales semiconductores III-V los cuales son de notable interés para la tecnología de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos.  En específico, se analiza la influencia sobre estas propiedades de una tensión aplicada según la dirección cristalográfica [111],  haciendo uso de una formulación basada en la teoría de la elasticidad para establecer las posiciones relativas de los iones vecinos más próximos. Especial atención se presta a la inclusión del efecto de deformación interna de la red cristalina. Para cada material de los estudiados presentamos las dependencias de las brechas energéticas asociadas a los puntos Γ, X y L de la zona de Brillouin como funciones de la tensión uniaxial en AlAs, GaAs, InAs y GaP.  Asimismo, reportamos expresiones de ajuste para los valores de las masas efectivas de conducción en esos cuatro materiales. La comparación de la variación de la brecha de energía en X para el GaP, calculada con nuestro modelo, y recientes resultados experimentales para la transición indirecta entre la banda de huecos pesados y la banda X de conducción arroja una muy buena concordancia.