Nitruro di gallio

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Il nitruro di gallio (GaN) è un semiconduttore a gap diretta che cristallizza generalmente sotto forma di wurtzite. In particolari condizioni è possibile però crescere epitassialmente GaN su un substrato con reticolo cristallino a zincoblenda, e ciò permette al GaN di assumere anche quest'ultima forma. Il GaN cristallizzato come wurtzite ha un energy gap diretto, pari a 3,510 eV alla temperatura di 0 K. Diversamente da tutti i semiconduttori del gruppo III-V a larga energia di gap, il GaN ha un band gap diretto, che lo rende utilizzabile per la realizzazione di laser blu e LED. In questo materiale, l'energia di legame degli eccitoni, misurata sperimentalmente, varia tra i 18 ed i 28 meV. Il fondo della banda di conduzione è ben approssimato da una relazione di dispersione parabolica, il fondo delle valli adiacenti si trova invece ad energie maggiori di almeno 2 eV.

Per descrivere la struttura a bande del GaN sotto strain, sono necessari sei potenziali di deformazione, più il tensore di strain ed il potenziale di deformazione idrostatica totale. G. B. Ren, Y. M. Liu e P. Blood [Appl. Phys. Lett 74, 1117 (1999)] hanno proposto un insieme di parametri che modellano correttamente il calcolo della struttura a bande; per quanto riguarda invece il calcolo delle costanti elastiche la teoria si allinea ai risultati di A. Polian, M. Grimsditch e I. Grzegory [J. Appl. Phys. 79, 3343 (1996)]; i coefficienti piezoelettrici utilizzati di norma sono invece calcolati da una media tra i lavori sperimentali di Bykhovki, Lueng e Shimada e quelli teorici di Bernardini e Fiorentini.