GaN基SrTiO_3薄膜的生长偏转模型和模拟研究

构建了SrTiO_3(STO)薄膜在GaN基底(0001)表面沿不同方向偏转10°、20°、30°、40°和50°具有不同界面结构的生长模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法对GaN(0001)表面外延生长不同方向的STO进行了总能量模拟计算。结果表明,在晶格失配小的理想外延方向即[1-10]SrTiO_3//[10-10]GaN的能量最高,结构不稳定;而随着STO[1-10]沿GaN[10-10]方向角度的偏转,能量迅速降低,偏转角度为30°时能量最低,即外延关系为[1-10]SrTiO_3//[11-20]GaN时最稳定,与实验结果一致.能量计算结果表明,STO/GaN磁电薄膜有利于形成STO-Ti-GaN的界面结构。