Estudo da Teoria do Funcional da Densidade aplicada aos semicondutores III-V na fase wurtzita

• Autor(a) principal: Bonani, Fabio Danielli
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28092021-101344/
• topic: Band structures; DFT; DFT; Estruturas de bandas; Funcionais; Functionals; HSE06; HSE06; Semiconductor III-V; Semicondutor III-V

A descoberta dos semicondutores, uma verdadeira revolução na área eletrônica, propiciou o desenvolvimento de diversos componentes eletrônicos, tais como: transistores; diodos emissores de luz (LEDs) e células solares. Nos últimos anos, esses materiais semicondutores têm sido muito utilizados em novos dispositivos spintrônicos, como por exemplo em spin laser e em investigação de fenômenos físicos como os Férmions de Majorana.1 Houve, também, um grande desenvolvimento de técnicas de síntese experimentais, como por exemplo a Epitaxia por Feixe Molecular (do inglês Molecular Beam Epitaxy).2 Tais técnicas propiciaram a síntese de materiais em fases metaestáveis, viabilizando o estudo de seus parâmetros eletrônicos e estruturais. A possibilidade de sintetizar materiais III-V na fase metaestável wurtzite (traduzido para o português como wurtzita) motivou este projeto. Os semicondutores binários III-V na fase metaestável wurtzita foram estudados a partir da utilização da Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Neste projeto foram realizadas as seguintes etapas: 1a) cálculo dos parâmetros estruturais; 2a) obteção das constantes elásticas; 3a) obtenção e análise das estruturas de bandas a partir dos parâmetros estruturais calculados na primeira etapa e 4a) obtenção dos parâmetros eletrônicos a partir das estruturas de bandas calculadas na terceira etapa. Em todas as etapas foram utilizados os funcionais LDA e PBE. Além disso, na segunda, na terceira e na quarta etapas, utilizamos também o funcional HSE06. Como resultado, verificou-se que os parâmetros de rede obtidos, tanto com LDA quanto com PBE, foram próximos dos valores experimentais. Por sua vez, em relação às constantes elásticas e à energia de gap (propriedade eletrônica), o funcional HSE06 se mostrou mais próximo em relação aos dados experimentais. Por último, tabelamos todas as propriedades estudadas nesse projeto, a fim de que o leitor possa escolher, dentre os materiais disponíveis, o mais adequado para uma determinada aplicação desejada.