Estudio del magnetismo en las superficies polares y no polares de GaN dopado con Mn

Abstract

En este trabajo de maestría se realizó un estudio teórico para refinar el crecimiento de las superficies, polar (plano-c (0001)) y no polares (plano-a (112̅0) y plano-m (101̅0)) de GaN dopadas con impurezas de átomos de Mn en diferentes concentraciones y configuraciones. Recientes estudios experimentales muestran que estos materiales poseen propiedades magnéticas, lo cual es fundamental en las aplicaciones tecnológicas, como las memorias magnéticas. Inicialmente se optimizaron las constantes de red y distancias entre capas atómicas de las superficies de GaN puras; luego se observó cómo cambian estas constantes al sustituir átomos de Ga por átomos de Mn en estas superficies. Además, se calcularon las energías de formación para determinar cuáles son las superficies más estables energéticamente. Luego para determinar el comportamiento magnético de las superficies y distinguir los orbitales que son responsables de la magnetización, se realizaron cálculos de densidad de estados y se observó que el magnetismo en las superficies es debido a los átomos de Mn. Se determinó que el plano a es el más estable de los tres planos, con magnetización de ̴ 4.0 μβ y además posee un comportamiento tipo semiconductor. Estas características encontradas en los estudios realizados en el plano a siguieren potenciales aplicaciones en dispositivos espintronicos. Finalmente, se determinó que el plano m presenta un 5 comportamiento tipo semiconductor para la región de espín mayoritario y un comportamiento tipo metal para la región de espín minoritario, este comportamiento indica que el sistema se comporta como un “half-metalic”, característica que los hace candidatos ideales para aplicaciones en espintronica.