Dichtefunktionaltheorie und Selbstwechselwirkungskorrekturen

Die lokale Dichteapproxiamtion (LDA) der Dichtefunktionaltheorie (DFT) ist zur Zeit die 'state of the art' Methode zur Berechnung elektronischer Eigenschaften von Volumenkristallen, Defekten in Halbleitern, Halbleiteroberflächen sowie Halbleitergrenzflächen in Heterostrukturen und Supergittern. Diese Approximation weist aber auch eine Reihe von Unzulänglichkeiten auf. Die Arbeitsgruppe untersucht daher obige Systeme nicht nur im Rahmen der DFT-LDA, sondern studiert auch mögliche Wege zur Verbesserung der Einteilchen-Bandstrukturtheorie im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie. In diesem Zusammenhang wurde ein neuer formaler Zugang entwickelt, der auf selbstwechselwirkungs- (SIC) und relaxationskorrigierten (SIRC) Pseudopotentialen basiert. Diese Methodik erlaubt es, im Rahmen der lokalen Dichteapproximation ohne zusätzlichen numerischen Aufwand Bandstrukturen von ionischen Halbleitern zu berechnen, die hervorragend mit experimentellen Daten übereinstimmen. Eine Reihe von Anwendungen dieses Formalismus wurden in einem Review Artikel diskutiert.

Mit dieser Methodik wurden auch die Volumenbandstrukturen von Übergangsmetall-Oxiden sowie Fehlstellen und Eigendefekte in InN untersucht. Beim Studium von bipolaren AlGaAs Supergittern erwies sich die Verwendung der gewöhnlichen DFT-LDA als hinreichend.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, EU Network 'Ab-initio Calculations of Complex Processes in Materials'

Beteiligte Wissenschaftler:

Dipl.-Phys. U. Freking, Dipl.-Phys. M. Wilpert, Dr. D. Vogel, HDoz. Dr. P. Krüger, Prof. Dr. J. Pollmann, Dr. R. Kucharczyk (Universität Breslau, Polen), Dr. C. Stampfl (Northwestern University, Evanston, USA), Dr. Ch. Van de Walle (XEROX PARC, Kalifornien, USA)

Veröffentlichungen:

Stampfl, C., Ch. Van de Walle, D. Vogel, P. Krüger, J. Pollmann: Native defects and impurities in InN: First-principles studies using the local-density approximation and self-interaction and relaxation-corrected pseudopotentials, Phys. Rev. B 61, R7846 (2000)

Kucharczyk, R., U. Freking, P. Krüger, J. Pollmann: Electronic properties of AlGaAs-based biperiodic superlattices via pseudopotential calculations, Surf. Sci. 482-485, 612 (2001)

Pollmann, J., P. Krüger: Electronic Structure of Semiconductor Surfaces, Chapter 2, in Handbook of Surface Science, Elsevier Science B.V. pp. 96-208 (2000)