Engenharia de bandas com o método LDA-1/2 de correção de estados excitados: estudo de sistemas com confinamento quântico

• Processo: 12/14617-7
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de outubro de 2012
• Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Lara Kühl Teles
• Beneficiário: Mauro Fernando Soares Ribeiro Junior
• Instituição-sede: Divisão de Ciências Fundamentais (IEF). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
• Assunto(s): Fios quânticos Nanotecnologia Confinamento quântico Métodos ab initio Semicondutores

Resumo

O método teórico para o cálculo de excitações em sólidos chamado de LDA(ou GGA)-1/2, foi desenvolvido pelo Prof. Luiz Guimarães Ferreira da Universidade de São Paulo em colaboração com o Grupo de Materiais Semicondutores e Nanoestruturas-GMSN do ITA. O método LDA(GGA)-1/2 tem alcançado sucessos progressivos na descrição de sistemas semicondutores bulk, interfaces, materiais magnéticos, ligas de interfaces semicondutoras e ligas magnéticas semicondutoras. As grandes vantagens do método são: simplicidade de implementação, baixo custo computacional (tempo e memória), precisão no calculo de band gaps compatível na maioria dos casos com o método considerado hoje em dia o "estado da arte", que é o método GW, sendo livre de parâmetros. Particularmente, a tese de doutorado do candidato à bolsa de pós-doutoramento Mauro Ribeiro, orientada pelo Prof. Luiz G. Ferreira, foi integralmente desenvolvida com este método. Existem, no entanto, alguns desafios imediatos ao método LDA-1/2, como a obtenção da energia total e o estudo de sistemas com forte confinamento, como sistemas 2D (e.g. filmes super finos de poucas camadas atômicas), e sistemas 1D como fios quânticos. Neste projeto, nosso objetivo principal é o segundo desafio levantado, o estudo sistemas de baixa dimensionalidade, dando continuidade à validação do método para o cálculo correto de estados excitados nos mais variados sistemas em matéria condensada. Em particular, o sistema 2D de interesse que estudaremos consiste de uma heteroestrutura de (GaN)n/(InN)1/(GaN)n, ou seja, com apenas uma monocamada de InN. Este sistemas têm o potencial de produzir células solares altamente eficientes. Os sistemas 1D serão nanofios semicondutores, e.g. ZnO e Si. Após os sucessos obtidos com o método para semicondutores bulk, acreditamos que este seja um excelente momento para avançarmos no desenvolvimento do método para cálculo de nanoestruturas semicondutoras. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RIBEIRO, JR., MAURO. Application of the GGA-1/2 excited-state correction method to p-electron defective states: the special case of nitrogen-doped TiO2. CANADIAN JOURNAL OF PHYSICS, v. 93, n. 3, p. 261-266, MAR 2015. Citações Web of Science: 5.

RIBEIRO, JR., M.; MARQUES, M. Theoretical study of InN/GaN short period superlattices to mimic disordered alloys. Journal of Applied Physics, v. 115, n. 22 JUN 14 2014. Citações Web of Science: 9.

MATUSALEM, FILIPE; RIBEIRO, JR., MAURO; MARQUES, MARCELO; PELA, RONALDO R.; FERREIRA, LUIZ G.; TELES, LARA K. Combined LDA and LDA-1/2 method to obtain defect formation energies in large silicon supercells. Physical Review B, v. 88, n. 22 DEC 10 2013. Citações Web of Science: 14.