Ab initio calculation of structural and electronic properties of GaAs

Calcul ab initio des propriétés structurales et électroniques de GaAs

F. Tarrach*, N. Jaidane, Z. Ben Lakhdar

Laboratoires de Spectroscopie Atomique Moléculaire et Application.(F.S.T).Département de physique,

Faculté des Sciences de Tunis. Campus universitaire, 1060 Tunis,Tunisie

* Corresponding author. E-mail: ttfredj2002@yahoo.fr

Received: 03 July 2004; revised version accepted: 07 December 2004

Abstract

This paper is addressed to investigate the structural and electronic properties of the Arsenic Gallium (GaAs) crystal. In this work we present ab initio calculations within DFT - LDA - GGA.

The calculation were performed within the local – density-approximation (LDA), and generalised gradient approximation (GGA) to density functional theory (DFT) .

The results have been also compared to the Hartree-Fock method. It is shown that the results given by the DFT method are the best. We find for the band gap a value of 0.33 ua of GaAs crystal.

Keywords : Crystal GaAs; Density functional theory (DFT); Approximations (LDA) ; (LSD) ; (GGA) ; Extchange and correlation potentiol ; Hartree-Fock ; Effectif potentiol CRYSTAL.98.

Résumé

Partant d’une cellule primitive contenant deux atomes, nous avons pu déduire en utilisant une méthode ab initio les propriétés électroniques et structurales de L’arsenic de Gallium .

La théorie de la fonctionnelle de la densité constitue une méthode fiable et simple d’investigations des propriétés physiques d’un cristal. Cependant, la valeur du gap obtenue par ce procédé est : E=0.33ua . Cette correction par rapport à la méthode de Hartree-Fock reste en mauvais accord avec celles déterminées par des mesures optiques. Ce fait est un défaut bien connu de la D.F.T ; cela n’a rien d’étonnant car cette théorie est bien adoptée pour l’étude de l’état fondamental et doit être utilisée avec précaution, dans l’étude des états excités comme ceux du bord du gap.

Mots clés : Calcul abinitio ; Méthode de Hartree-Fock ; Potentiel effectif ; Théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT); Energie d’échange et de corrélation ; Approximation de la densité locale (LDA) ; Approximation du gradient généralisé (GGA); Potentiel d’échange et de corrélation ; Programme CRYSTAL.98.

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