基于meta-GGA密度泛函高效改进半导体异质结能带偏移的预测
材料科学
2022-10-12 v1
摘要
对半导体异质结构界面处能带偏移的准确理论预测往往颇具挑战。尽管密度泛函理论在进行此类计算方面已相当成功，但为降低计算成本，高效且准确的半局域泛函仍是可取的。一般而言，基于广义梯度近似（GGA）的半局域泛函会严重低估体带隙。这进而导致对异质界面处能带偏移的不准确估计。在本文中，我们研究了几种先进的meta-GGA泛函在半导体异质结能带偏移计算预测中的表现。具体而言，我们研究了r2SCAN（修正的强约束且适当归一化泛函）、rMGGAC（基于无尖氢模型和Pauli动能密度泛函的修正半局域泛函）、mTASK（修正的Aschebrock和KümmeL meta-GGA泛函）以及LMBJ（局域修正Becke-Johnson）交换关联泛函的性能。我们的结果强烈表明，这些meta-GGA泛函在超胞计算中表现相当好，尤其是与计算要求更高的GW计算相比。我们还给出了利用电离势和电子亲和能计算的能带偏移，以及通过分支点能量的能带对齐。总体而言，我们的研究表明上述meta-GGA泛函可在DFT框架内用于以预测性精度估计半导体异质结构中的能带偏移。
引用
@article{arxiv.2207.13507,
title = {Efficient and improved prediction of the band offsets at semiconductor heterojunctions from meta-GGA density functionals},
author = {Arghya Ghosh and Subrata Jana and Tomáš Rauch and Fabien Tran and Miguel A. L. Marques and Silvana Botti and Lucian A. Constantin and Manish K. Niranjan and Prasanjit Samal},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.13507},
year = {2022}
}