Funcional de Tran-Blaha Becke-Johnson aplicada al cálculo de gap de óxidos semiconductores

R. E: ALONSO; L. A. ERRICO; M. A. TAYLOR; E. PELTZER Y BLANCÁ

Montevideo

Congreso; 99 Reunión de la Asociación Física Argentina; 2011

Asociacion Fisica Argentina, Sociedad Uruguaya de Fisica

En las últimas dos décadas, las ecuaciones de Kohn-Sham [1] han sido ampliamente aplicados, en conjunto con la  aproximación de la densidad local (LDA) [2] o la aproximación de gradiente generalizado (GGA) [3], al estudio de diversos problemas en Materia Condensada y Física del estado Sólido  La principal razón de este auge es que estas aproximaciones (semi)locales tiene un alto poder de predicción y brindan resultados que son lo suficientemente precisos para interpretar los datos experimentales. Otra ventaja importante de estas funcionales (semi)locales es son computacionalmente económicas que conducen a los cálculos que son computacionalmente “baratos” en comparación con métodos más sofisticados. Sin embargo, la aplicación de LDA y GGA también puede dar lugar, en función de los sistemas y la propiedad a estudiar, a resultados que están en muy mal acuerdo con los resultados experimentales. Por ejemplo, para la banda prohibida (gap) de los semiconductores y aisladores, es subestimada o incluso ausente, es decir, se predice un erróneo comportamiento metálico. En 2010, Tran y Blaha [4] presentaron una modificación simple del potencial originalmente propuesto por Becke y Jonson (MBJ, Ref. 5) y demostraron para un gran número de compuestos semicondutores y aisladores que esta modificación predice gaps con una precisión comparable a la de métodos que son, desde el punto de recursos y tiempo de cálculo, ordenes de manitud mas costosos. En esta comunicación estudiamos la aplicación de la funcional Tran y Blaha, Ref. 13) a óxidos semiconductores y aisladores. Para esto hemos realizado cálculos LDA y MBJ en un conjunto amplio de óxidos con gaps que van del orden de 1 eV hasta los 8 eV. Mostramos que MBJ predice anchos de la banda prohibida (gap) de semiconductores en muy buen acuerdo con los resultados experimentales,“subsanando” el problema de la subestimación del gap en cálculos LDA.   [1] W. Kohn and L. J. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965). [2] J. P. Perdew and Y. Wang, Phys. Rev. B 45, 13 244 (1992). [3] J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996); 78, 1396 (1997). [4] F. Tran y P. Blaha, Phys. Rev. Lett. 102, 226401 (2009) [5] A. D. Becke and E. R. Johnson, J. Chem. Phys