Simulazione delle proprietà di trasporto nelle leghe InGaN

The thesis work takes place at the Theoretical Chemistry Group and is therefore of a theoretical/computational nature. I worked with the CRYSTAL code and delved into the study of the algorithms dedicated to the calculation of transport properties in InGaN alloys. InxGa1−xN compounds are semiconductors with excellent mechanical properties and the ability to resist even high doses of radiation while maintaining their optoelectronic properties. These ternary compounds are arousing a lot of interest, because as the percentage of In varies, the fundamental band gap takes on values ranging from the visible to the ultraviolet regions of the electromagnetic spectrum, making these alloys suitable for use in various optoelectronic devices. In addition to the above properties, InxGa1-xN possesses interesting thermoelectric characteristics since the percentage of indium also influences the thermal conductivity. During my work, I performed preliminary operations, first of all that of optimizing the structure, and then studying the one-electron properties, with the aim of obtaining the coefficients that characterize electronic transport. With the aim of reproducing results already existing in the Crystal group with the aim of validating the calculation methods used, seeing if the creation of defects can increase the thermoelectric performance of our alloy.

Il lavoro di tesi si svolge presso il Gruppo di Chimica Teorica ed è quindi di natura teorico/computazionale. In particolare, ho lavorato con il codice CRYSTAL e ho approfondito lo studio degli algoritmi dedicati al calcolo delle proprietà di trasporto nelle leghe di InGaN. I composti di InxGa1−xN sono semiconduttori con ottime proprietà meccaniche e la capacità di resistere anche ad alte dosi di radiazioni pur mantenendo le loro proprietà optoelettroniche. Inoltre, tali composti ternari stanno suscitando parecchio interesse, perché al variare della percentuale di In il band gap fondamentale assume valori che vanno dalle regioni visibili a quelle ultraviolette dello spettro elettromagnetico, rendendo queste leghe adatte all'uso in vari dispositivi optoelettronici. Oltre alle suddette proprietà, InxGa1-xN possiede interessanti caratteristiche termoelettriche poiché la percentuale di indio influenza anche la conduttività termica. Durante il mio lavoro, ho eseguito delle operazioni preliminari, prima tra tutte quella di ottimizzare la struttura, per poi studiare le proprietà one-electron, con lo scopo di ricavarmi i coefficienti che caratterizzano il trasporto elettronico. Con l’obiettivo riprodurre dei risultati già esistenti nel gruppo Crystal con lo scopo di validare i metodi di calcolo utilizzati, inoltre, vedere se la creazione di difetti può aumentare le performance termoelettriche della nostra lega.