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ORCID:  http://orcid.org/0009-0000-7729-7509
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Modelos efetivos e fatores giromagnéticos via DFT2kp e funcionais híbridos
Author: Martins, Vitor Francisco Machado
First Advisor: Ferreira Junior, Gerson
First member of the Committee: Guerra, José de los Santos
Second member of the Committee: Schmidt, Tome Mauro
Summary: A Teoria do Funcional da Densidade (DFT, do inglês Density Functional Theory) e o método k · p são duas técnicas importantes para calcular as estruturas eletrônicas de bandas de materiais cristalinos o que é fundamental para estudar propriedades eletrônicas, ópticas e de transporte. O pacote DFT2kp integra a DFT e o método k · p ao implementar rotinas computacionais para a construção automática de modelos k · p efetivos a partir de dados ab initio de cálculos DFT. Neste trabalho foi investigado como o funcional híbrido Heyd–Scuseria–Ernzerhof 2006 (HSE06) influencia os valores dos parâmetros (massa efetiva, fatores giromagnéticos e constante de Dresselhaus) extraídos de modelos k · p efetivos para o GaAs. Para tanto, foram realizados cálculos DFT com o funcional semilocal do tipo Aproximação do Gradiente Generalizado de Perdew–Burke–Ernzerhof (PBE-GGA, do inglês Perdew–Burke–Ernzerhof ) e o funcional híbrido HSE06 em diferentes configurações. Os resultados evidenciam que o funcional HSE06 entrega valores de gaps de bandas e parâmetros de modelos k · p mais precisos que o funcional semilocal. Observou-se também que tais parâmetros são sensíveis a ajustes dos parâmetros ajustáveis do HSE06. Por fim, foi feita uma análise da variação dos parâmetros k · p em função do gap de bandas, mostrando que a aplicação de um scissor-shift em cálculos PBE-GGA pode produzir resultados semelhantes aos obtidos com HSE06, sugerindo que, em aplicações em que se toleram algum grau de imprecisão, o uso do HSE06 pode não compensar o seu elevado custo computacional.
Abstract: The Density Functional Theory (DFT) and the k · p method are two important techniques for calculating the electronic band structures of crystalline materials, which is fundamental for studying their electronic, optical, and transport properties. The DFT2kp package inte- grates DFT and the k·p method by implementing computational routines for the automatic construction of effective k · p models from ab initio data generated by DFT calculations. In this work, we investigated how the hybrid functional Heyd–Scuseria–Ernzerhof 2006 (HSE06) influences the values of the parameters (effective mass, g-factors, and Dresselhaus constant) extracted from effective k · p models for GaAs. To this end, DFT calculations were performed using both the semilocal Perdew–Burke–Ernzerhof Generalized Gradient Approximation (PBE-GGA) functional and the hybrid HSE06 functional in various config- urations. The results show that the HSE06 functional yields band gaps and k · p model parameters that are more accurate than those obtained with the semilocal functional. It was also observed that these parameters are sensitive to adjustments of the tunable HSE06 parameters. Finally, an analysis of the variation of the k · p parameters as a function of the band gap was carried out, demonstrating that applying a scissor-shift to PBE-GGA calculations can produce results similar to those obtained with HSE06, suggesting that in applications tolerating some inaccuracy, the high computational cost of HSE06 may not be justified.
Keywords: DFT
método k · p
k · p method
estrutura de bandas
bands structure
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: MARTINS, Vitor Francisco Machado. Modelos efetivos e fatores giromagnéticos via DFT2kp e funcionais híbridos. 2025. 46 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física de Materiais) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47784
Date of defense: 23-Sep-2025
Appears in Collections:TCC - Física de Materiais

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