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核壳结构 InAlN 纳米棒的电子与光学性质:基于 LDA、LDA-1/2、mBJ 与 $G_0W_0$ 方法的比较研究

材料科学 2024-03-08 v1

摘要

目前,自诱导 InAlN 核壳纳米棒在其生长和表征实验数据的积累方面已处于高级阶段,并且基于合成生长概念的第一性原理建模对其形成机制已有全面理解。然而,其电子和光学性质——大多数预期应用预计依赖于此——尚未得到全面研究。G0W0G_0W_0 目前被视为具有准粒子修正的通用材料电子性质计算的黄金标准方法。它也是研究激子效应的高阶方法(例如基于 Bethe-Salpeter 方程的方法)的起点。G0W0G_0W_0 的一个主要缺点是其计算成本远高于密度泛函理论(DFT)。因此,在许多应用中,非常希望回答基于 DFT 的方法(例如 LDA、LDA-1/2 和 mBJ)能在多大程度上近似重现 G0W0G_0W_0 在电子和光学性质方面的结果。因此,本文旨在研究基于 DFT 的 LDA、LDA-1/2 和 mBJ 方法如何用作近似 G0W0G_0W_0 的工具,以研究核壳 InAlN 纳米棒缩放模型的电子和光学性质。对于这些体系,我们观察到与 G0W0G_0W_0 相比,LDA-1/2 和 mBJ 能较为合理地描述带隙、态密度、介电函数、折射率、吸收系数和反射系数,且计算成本要有利得多。

关键词

引用

@article{arxiv.2309.14889,
  title  = {Electronic and optical properties of core-shell InAlN nanorods: a comparative study via LDA, LDA-1/2, mBJ and $G_0W_0$ methods},
  author = {Ronaldo Rodrigues Pela and Ching-Lien Hsiao and Lars Hultman and Jens Birch and Gueorgui Kostov Gueorguiev},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2309.14889},
  year   = {2024}
}

备注

The following article has been submitted to The Journal of Chemical Physics. After it is published, it will be found at https://publishing.aip.org/resources/librarians/products/journals/