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

• Processo: 12/14617-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2012
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2014
• Área de 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ab initio | bandgap | estados excitados | fios quânticos | interfaces semicondutoras | Nanotecnologia | Teórica

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

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(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)

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. (12/50738-3, 12/14617-7)

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. (12/14617-7)

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. (12/14617-7)

MATUSALEM, FILIPE; RIBEIRO, MAURO, JR.; 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, p. 7-pg., 2013-12-10. (12/50738-3, 12/14617-7)