Skip to main content
SUPERVISOR
Mojtaba Alaei,Seyed Javad Hashemifar
مجتبی اعلائی (استاد مشاور) سید جواد هاشمی فر (استاد راهنما)
 
STUDENT
Morteza Roostaeinia
مرتضی روستائی نیا

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

First principle study of some two and three dimensional semiconductor crystals using pseudohybrid Hubbard density functional (ACBN0) and LDA-1/2 method
Density Functional Theory (DFT) is one of the most successful approaches in the computational condensed matter field. Based on this theory, we would be able to calculate material properties from their ground state density. A central quantity in this theory is exchange-correlation potential of the system which is a universal functional of density. The exact form of this universal functional is unknown, so we need to develop proper approximation. The conventional approximations in this theory are LDA and GGA which are based on homogenous electron gas properties, and are efficient for computing various ground state properties of materials, but are in challenge with excited state properties especially estimation of bandgaps. More recent approximations like Hubbard corrections (U) and hybrid functional were developed for improvement of band gap results, but these methods have some limitations and elaborations. In the case of Hubbard method, first principles determinations of the U parameter is an elaborating task, while hybrid functionals significantly increase the computational costs. The is an alternative method which has come into attention recently. It corrects self energy error and the Kohn Sham eigenvalues around the bottom of the conduction band and the top of valence band and consequently gives very good band gaps. Furthermore, its computational costs is the same as standard LDA and GGA functionals. is a method for calculation of the U parameter. It has some advantages like good accuracy, no need super-cells and primary guess for U parameter and computing U for various orbitals (like p orbital). In this study, we are going to use and methods to calculate band structures and band gaps of several two and three dimensional crystals. In fact, the goal is testing these two procedures and evaluating their advantages and disadvantages.
نظریه تابعی چگالی یکی از موفق ترین نظریه ها در ماده چگال محاسباتی است. شالوده این نظریه بر این نهاده شده است که با دانستن چگالی حالت پایه یک سیستم بس ذره ای می توانیم تمام خواص آن را بدست بیاوریم. یک کمیت محوری در نظریه، پتانسیل تبادلی-همبستگی سیستم است که یک تابعی جهانی از چگالی می باشد. شکل دقیق این تابعی جهانی مشخص نیست و بنابراین ناچار به تقریب زدن می شویم. از تقریب های رایج در این نظریه می توان به و اشاره کرد که مبتنی بر خواص گاز الکترونی همگن می باشند. هر دو این تقریب ها در محاسبه خواص ساختاری و برخی خواص الکترونی حالت پایه موفقیت های گسترده ای کسب کرده اند، با وجود این در محاسبه خواص حالات برانگیخته با چالش مواجه هستند و به ویژه با اختلاف زیادی گاف نواری را معمولا کمتر از مقدار واقعی پیش بینی می کنند. بعد از آن تقریب هایی مثل و تابعی های هیبریدی برای بهبود نتایج گاف نواری مورد استفاده قرار گرفتند. در استفاده از هر یک از این دو روش نیز با محدودیت هایی روبه رو هستیم، از جمله اینکه در تقریب نیاز به حدس اولیه از پارامتر هابارد داریم و یا اینکه باید از مقادیر تجربی استفاده کنیم. همینطور برای ابریاخته های بلوری به دلیل حجم زیاد محاسبات نمی توان از این تقریب استفاده کرد. تابعی های هیبریدی نیز با مشکل حجم زیاد محاسبات مواجه هستند. روش به دلیل حجم کم محاسبات (هم سطح با و )، تصحیح نوارهای نزدیک گاف انرژی و دقت بسیار بالای آن اخیرا مورد توجه قرار گرفته است. از طرفی روش نیز ویژگی هایی از جمله دقت مطلوب و عدم نیاز به مقداردهی اولیه برای پارامتر هابارد و همینطور محاسبه ی برای دیگر اربیتال ها دارد. از این رو بر آن شدیم تا در این پژوهش از این دو روش برای بررسی ساختار نواری و گاف انرژی مجموعه ای از بلورهای دوبعدی و سه بعدی استفاده کنیم. هدف از این پژوهش در واقع محک و آزمودن این دو روش و بررسی مزایا و معایب آن ها است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی