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Document Type: Monografia
Title: Estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de semicondutores (GaAs, SiC e Si) via Teoria do Funcional da Densidade (DFT)
Authors: Silva, Walace Ferreira Macedo da
Issue Date: 18-Sep-2025
Advisor: Lalic, Milan
Resumo : A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) é uma ferramenta computacional poderosa e amplamente utilizada para investigar as propriedades de materiais em nível atômico. Sua capacidade de fornecer informações detalhadas sobre a estrutura eletrônica e outras propriedades físicas dos materiais a torna uma ferramenta indispensável na ciência dos materiais e na física do estado sólido. O objetivo deste trabalho foi determinar as propriedades estruturais e eletrônicas de alguns semicondutores. A combinação de habilidades técnicas em Linux/UNIX e Fortran 90, com o treinamento específico no software Wien2K, permitiu realizar simulações precisas e abrangentes no estudo avançado da física de materiais. O treinamento incluiu simulação e otimização da estrutura cristalina de materiais semicondutores (Si, SiC e GaAs), cálculo autoconsistente de suas estruturas eletrônicas, além de análise e interpretação dos resultados obtidos. Foram comparados diferentes funcionais de troca e correlação, incluindo a Aproximação de Densidade Local (LDA), a Aproximação de Gradiente Generalizado (GGA) parametrizada por Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE-GGA) e sua modificação para sólidos (GGA-PBESOL). Os resultados obtidos mostraram boa concordância com os valores encontrados na literatura em relação aos parâmetros de rede e propriedades eletrônicas. No entanto, para uma previsão mais precisa do bandgap, foi necessária a introdução da correção do potencial modificado de Becke e Johnson (mBJ) em alguns compostos, resultando em valores mais próximos dos experimentais.
Abstract: Density Functional Theory (DFT) is a powerful and widely used computational tool for investigating the properties of materials at the atomic level. Its ability to provide detailed information about the electronic structure and other physical properties of materials makes it an indispensable tool in materials science and solid-state physics. The aim of this work was to determine the structural and electronic properties of some semiconductors. The combination of technical skills in Linux/UNIX and Fortran 90, along with specific training in the Wien2k software, enabled accurate and comprehensive simulations in the advanced study of materials physics. The training included the simulation and optimization of the crystalline structure of semiconductor materials (Si, SiC, and GaAs), self-consistent calculation of their electronic structures, as well as analysis and interpretation of the obtained results. Different exchangecorrelation functionals were compared, including the Local Density Approximation (LDA), the Generalized Gradient Approximation (GGA) parametrized by Perdew-Burke-Ernzerhof (PBEGGA), and its solid-state modification (GGA-PBESOL). The results obtained showed good agreement with values found in the literature regarding lattice parameters and electronic properties. However, for a more accurate prediction of the bandgap, it was necessary to introduce the modified Becke-Johnson (mBJ) potential correction in some compounds, resulting in values closer to the experimental ones.
Keywords: Física
Ensino superior (UFS)
Teoria do Funcional da Densidade (DFT)
Semicondutores
Estados eletrônicos
Semiconductors
Wien2k
Electronic states
Subject CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MATERIAIS ELETRICOS::MATERIAIS E COMPONENTES SEMICONDUTORES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Department: DFI - Departamento de Física – São Cristóvão - Presencial
Citation: Silva, Walace Ferreira Macedo da. Estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de semicondutores (GaAs, SiC e Si) via Teoria do Funcional da Densidade (DFT). São Cristóvão, 2025. Monografia (licenciatura em Física) – Departamento de Física, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2025
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/23693
Appears in Collections:Física

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