Teoria do funcional da densidade acoplada ao modelo de Hubbard de uma banda aplicada ao supercondutor La2−xSrxCuO4
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Manancial - Repositório Digital da UFSM |
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Texto Completo: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/21057 |
Resumo: | In this work we present the results of a methodology that combines first-principle Density Functional Theory calculations with the Green’s functions method in order to treat strongly correlated electronic systems. The material system selected for this study was the La2CuO4. Taking into account that superconductivity in cuprates occurs mainly at the CuO2 planes, only the electronic bands at these planes have been considered. Firstly the electronic levels were calculated in a dense grid of points on the CuO2 planes through the Density Functional Theory. We then used the Green’s functions method, within the one-band Hubbard model with repulsive interaction to include the electronic correlation. The correlated bands were calculated for an occupation number of nT = 0.85 and different values of the Coulomb interaction U . Further, the correlated bands were also obtained for a U value of 1.6 eV, and various occupation numbers nT . The following quantities have also been calculated: density of states, spectral function, specific heat, and chemical potential. The specific heat, as a function of temperature, showed a two-peak structure: one associated to spin fluctuations at low temperatures, and another associated to charge fluctuations, for higher temperatures. The maximum of the chemical potential was showed to depend on the Coulomb interaction U . These results were compared with those obtained using the Tight-Binding method in a square lattice, instead of the first principles Density Functional Theory calculations. It results from this comparison that this methodology can be also applied to other strongly correlated systems. |
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Teoria do funcional da densidade acoplada ao modelo de Hubbard de uma banda aplicada ao supercondutor La2−xSrxCuO4Density functional theory coupled to the one band Hubbard model applied to the LA2−X SRX CUO4 superconductorTeoria do funcional da densidadeModelo de HubbardCupratosDensity functional theoryHubbard modelCupratesCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this work we present the results of a methodology that combines first-principle Density Functional Theory calculations with the Green’s functions method in order to treat strongly correlated electronic systems. The material system selected for this study was the La2CuO4. Taking into account that superconductivity in cuprates occurs mainly at the CuO2 planes, only the electronic bands at these planes have been considered. Firstly the electronic levels were calculated in a dense grid of points on the CuO2 planes through the Density Functional Theory. We then used the Green’s functions method, within the one-band Hubbard model with repulsive interaction to include the electronic correlation. The correlated bands were calculated for an occupation number of nT = 0.85 and different values of the Coulomb interaction U . Further, the correlated bands were also obtained for a U value of 1.6 eV, and various occupation numbers nT . The following quantities have also been calculated: density of states, spectral function, specific heat, and chemical potential. The specific heat, as a function of temperature, showed a two-peak structure: one associated to spin fluctuations at low temperatures, and another associated to charge fluctuations, for higher temperatures. The maximum of the chemical potential was showed to depend on the Coulomb interaction U . These results were compared with those obtained using the Tight-Binding method in a square lattice, instead of the first principles Density Functional Theory calculations. It results from this comparison that this methodology can be also applied to other strongly correlated systems.Neste trabalho apresentamos os resultados de uma metodologia que combina os resultados de cálculos de estrutura de bandas de primeiros princípios, através do uso da Teoria do Funcional da Densidade, com o método de Funções de Green, para tratar sistemas eletrônicos fortemente correlacionados. O composto escolhido para tal estudo foi o cuprato La2CuO4. Considerando que nos cupratos supercondutores a supercondutividade ocorre principalmente nos planos de CuO2, estudamos as bandas eletrônicas apenas nestes planos. Inicialmente os níveis eletrônicos foram obtidos nos planos de CuO2 através da teoria do funcional de densidades (DFT). Em seguida, utilizamos o método das funções de Green, dentro da aproximação de Hubbard I para o modelo de Hubbard de uma banda com interação repulsiva, para a inclusão da correlação eletrônica. As bandas correlacionadas foram calculadas fixando-se o número de ocupação em nT = 0, 85 e considerando diferentes valores da repulsão coulombiana U . Ainda, bandas correlacionadas foram obtidas para um valor de U = 1, 6eV e diferentes números de ocupação nT . Foram calculadas também a densidade de estados, a função espectral, o calor específico e o potencial químico. O calor específico em função da temperatura mostra uma estrutura de dois picos: um associado às flutuações de spin e localizado em baixas temperaturas e outro associado à flutuações de cargas, localizado em temperaturas mais altas. O máximo do potencial químico foi mostrado depender do valor da repulsão coulombiana U . Os resultados obtidos foram comparados com aqueles obtidos utilizando o método de Tight-Binding para uma rede quadrada, ao invés dos cálculos de primeiros princípios usando-se a Teoria do Funcional da Densidade. Desta comparação, resulta que esta metodologia pode ser aplicada também a outros sistemas fortemente correlacionados.Universidade Federal de Santa MariaBrasilFísicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em FísicaCentro de Ciências Naturais e ExatasPiquini, Paulo Cesarhttp://lattes.cnpq.br/4496249071363237Calegari, Eleonir JoãoSantos, Cláudia Lange dosKöhler, Mateus HenriqueGonzalez, Uger Alfonso Herrera2021-06-02T23:14:03Z2021-06-02T23:14:03Z2020-09-15info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/21057ark:/26339/0013000018d29porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2021-06-03T06:01:57Zoai:repositorio.ufsm.br:1/21057Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/ONGhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.comopendoar:2021-06-03T06:01:57Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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In this work we present the results of a methodology that combines first-principle Density Functional Theory calculations with the Green’s functions method in order to treat strongly correlated electronic systems. The material system selected for this study was the La2CuO4. Taking into account that superconductivity in cuprates occurs mainly at the CuO2 planes, only the electronic bands at these planes have been considered. Firstly the electronic levels were calculated in a dense grid of points on the CuO2 planes through the Density Functional Theory. We then used the Green’s functions method, within the one-band Hubbard model with repulsive interaction to include the electronic correlation. The correlated bands were calculated for an occupation number of nT = 0.85 and different values of the Coulomb interaction U . Further, the correlated bands were also obtained for a U value of 1.6 eV, and various occupation numbers nT . The following quantities have also been calculated: density of states, spectral function, specific heat, and chemical potential. The specific heat, as a function of temperature, showed a two-peak structure: one associated to spin fluctuations at low temperatures, and another associated to charge fluctuations, for higher temperatures. The maximum of the chemical potential was showed to depend on the Coulomb interaction U . These results were compared with those obtained using the Tight-Binding method in a square lattice, instead of the first principles Density Functional Theory calculations. It results from this comparison that this methodology can be also applied to other strongly correlated systems. |
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