محاسبة خواص ساختاری و الکترونی ترکیبات نیم‌رسانای III- V با استفاده از تابعی‌های پیشرفته نظریة تابعی چگالی

Abstract

در این پژوهش خواص ساختاری و الکترونی ترکیبات نیم‌رسانای III- V با استفاده از محاسبات نظریة تابعی چگالی به روش امواج تخت بهبود یافته خطی بررسی شده‌اند. پس از بررسی چندین تابعی تبادلی- همبستگی، مشخص شد که تابعی‌های SOGGA و GGA- WC گزینه‌های مناسبی برای محاسبه خواص ساختاری ترکیبات مورد نظر هستند. برای محاسبة خواص الکترونی و به ویژه گاف انرژی، تابعی GGA- EV و پتانسیل تبادلی TB- mBJ همراه با تصحیح اسپین- مدار مورد تأیید قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهند که پتانسیل تبادلی TB- mBJ+SOC گاف نواری این ترکیبات را با دقت بسیار خوبی محاسبه می‌کند. در مورد موادی مانند TlAs که گاف منفی دارند، مشخص شد که پتانسیل تبادلی TB- mBJ قادر به پیش‌بینی این گاف نیست و در حقیقت گاف بر روی صفر تنظیم می‌شود. برای محاسبة جرم مؤثر نیز از چندین روش استفاده شد و پس از مقایسه با داده‌های تجربی مشخص شد که، تابعی‌های GGA- PBE و GGA- EV این کمیت را به ‌ترتیب برای مواد با گاف کوچک و گاف بزرگ با دقت خوبی محاسبه می‌کنند و البته بهترین نتایج جرم مؤثر با روش تابعی هیبرید HSE_bgfit به ‌دست آمد. همچنین، نتایج نشان می‌دهند که تصحیح اسپین- مدار باعث می‌شود تا نتایج جرم مؤثر محاسبه شده به مقادیر تجربی نزدیک‌تر شوند.