Tese de Doutorado #131: Rosângela Paiva

Neste trabalho usamos um método de primeiros princípios baseado na Teoria do Funcional da Densidade, o Método de Potencial Completo e ondas planas aumentadas linearizado (LAOW), para determinar as propriedades eletrônicas e magnéticas de ligas semicondutoras magnéticas diluídas e de nitretos de metais de transição na estrutura zinc-blende. Estes materiais podem ser importantes nas aplicações em spin-eletrônica por serem compatíveis com a tecnologia de semicondutores III-V, já estabelecida e com a de III-Nitretros, que está em rápido desenvolvimento. Nosso trabalho pode ser dividido em quatro partes. Na primeira parte, mostramos a evolução das estruturas de bandas, densidades de estados e momentos magnéticos dos compostos binários MnN e MnAs com a variação do parâmetro de rede. Nossos cálculos mostram que, quando a célula unitária evolue de uma geometria comprimida para uma geometria expandida, o composto MnAs mantêm a fase ferromagnética, enquanto que o MnN muda de não-magnética para ferromagnética. Na segunda parte, discutimos as propriedades eletrônicas, momentos magnéticos locais, interações de exchange das ligas Ga1-xMnxN (x = 0,06; 0,03) e Al1-xMnxN (x = 0,06; 0,03), na estrutura zinc-blende. Da análise das estruturas de bandas, densidades de estados, energia total, interações de exchange e momentos magnéticos depreende-se que ambas as ligas exibem comportamento half-metallic. A banda de valência está acoplada ferromagneticamente com os átomos de Mn, a magnetização total da célula é 4.0 mB e não muda com a concentração e Mn. Na terceira parte, apresentamos um estudo sistemático da evolução das propriedades eletrônicas e magnéticas da série de nitretos baseados em metais de transição 4d na estrutura zinc-blende. Os cálculos mostram que todos os materiais estudados são metálicos, exceto o YN, que é previsto ser isolante. Observamos que quando o parâmetro de rede decresce, o bulk molulus aumenta, isto é, indo na direção do centro da série de metais de transição, o nitreto se torna mais duro. É previsto também que o estado paramagnético é o mais estável para toda a série. Finalmente, examinamos uma nova classe de ligas diluídas baseadas em GaN dopado com metais de transição 4d. Analisamos as propriedades eletrônicas e magnéticas, bem como seu comportamento ao longo da série. Nossos cálculos mostram que os metais de transição produzem níveis de impurezas que se comportam como ressonâncias e defeitos profundos na estrutura de bandas de energia do GaN.