Caracterização óptica de defeitos em perovskitas: utilizando métodos de machine learning para simular efeitos excitônicos

• Processo: 25/25217-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2026
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Alexandre Reily Rocha
• Beneficiário: Washington Francisco dos Santos Junior
• Instituição Sede: Instituto de Física Teórica (IFT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de São Paulo. São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 23/09820-2 - Design de materiais: dos materiais quânticos às aplicações em energia, AP.TEM
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bethe Salpeter Equation | density functional theory | two-dimensional systems | Propriedes óticas

Resumo

Os perovskitas de haletos têm atraído muita atenção da comunidade científica devido ao seu desempenho optoeletrônico excepcional, combinando forte absorção de luz, longos comprimentos de difusão de portadores e bandgaps de energia ajustáveis. Apesar dessas vantagens, suas propriedades estruturais e eletrônicas são fortemente influenciadas por defeitos, que podem atuar como centros de recombinação ou modificar o comportamento excitônico, afetando diretamente a eficiência dos dispositivos. Este projeto propõe uma investigação computacional multiescala da resposta óptica de perovskitas com diferentes tipos de defeitos, combinando o formalismo de tight-binding (TB), a teoria do funcional da densidade (DFT) e modelos de aprendizado de máquina para construir Hamiltonianos precisos, permitindo a solução eficiente da Equação de Bethe-Salpeter (BSE) e a captura dos efeitos excitônicos a um custo computacional reduzido. Em paralelo, o framework Deep Hamiltonian (DeepH) será empregado para treinar redes neurais capazes de reproduzir Hamiltonianos com qualidade de DFT para uma ampla gama de composições e configurações de defeitos em perovskitas. Essa abordagem possibilitará o estudo sistemático das interações defeito-excitons e de sua influência na absorção óptica, no transporte de carga e na modulação da lacuna de energia. Os resultados esperados visam avançar a compreensão da tolerância a defeitos em perovskitas haletas e fornecer ferramentas preditivas para o projeto de dispositivos optoeletrônicos e fotovoltaicos de próxima geração. Por fim, pretende-se criar uma biblioteca de estruturas com capacidades preditivas e realizar a busca por novas estruturas promissoras. (AU)