Akkurate Berechnung der elektronischen Struktur an Grenzflächen mittels Dichtefunktionaltheorie und GW-Quasiteilchenkorrekturen

• Antragsteller: Dr. Christoph Freysoldt
• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 98670005

Die Funktionsweise der meisten elektronischen Bauelemente basiert auf den Eigenschaften der Grenzfläche zwischen zwei unterschiedlichen Materialien, z.B. bei Schottky-Kontakten (Metall/Halbleiter) in integrierten Schaltkreisen oder Heteroübergängen in Leuchtdioden und Solarzellen. Ein wichtiger Parameter ist dabei der Bandabstand (band offset) zwischen den verschiedenen Materialien.In den letzten Jahren haben sich Elektronenstrukturrechnungen wie die Dichtefunktionaltheorie (DFT) als wichtige Ergänzung zum Experiment etabliert. Allerdings kann die energetische Position der elektronischen Bänder mit Standard-DFT-Methoden nur unzureichend reproduziert werden (z.B. wird die Bandlücke oft um 50–100% unterschätzt). Hier hat sich die Vielteilchen-Störungstheorie in der GW-Näherung als Korrekturmethode zu den DFT-Bandstrukturen bewährt. Gerade bei breitlückigen Halbleitern und Isolatoren liefern GW-Rechnungen signifikante Korrekturen der Valenzbänder von 1 eV und mehr. Daher sollten sie einen wichtigen Einfluß auf die berechneten band offsets haben. Ziel dieses Projekts ist es, ein numerisch effizientes und genaues Verfahren zur Berechnung von band offsets im Rahmen der GW-Theorie zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen