First-principles analysis of electronic and optical properties of selected Na-Sb phases

Abstract

El desarrollo de haces de electrones ultrabrillantes en los modernos aceleradores de partículas está impulsando nuevas técnicas experimentales. Los nuevos materiales de fotocátodos pueden contribuir significativamente a mejorar estas instalaciones. El proyecto tiene como objetivo desarrollar nuevos materiales para fuentes de electrones de vacío en aceleradores de partículas, que es un campo de investigación activo. Los cálculos ab initio pueden predecir la estructura electrónica de los sistemas objetivo, pero los cálculos de la teoría de perturbaciones de muchos cuerpos son demasiado costosos para la detección de materiales a gran escala. La teoría del funcional de densidad ofrece el mejor compromiso entre precisión y viabilidad computacional. En este proyecto, se caracterizará la estructura electrónica de las fases de antimonuro de sodio, que es una clase emergente de semiconductores explorados como material de fotocátodo. Se utilizarán diferentes estructuras cristalinas con diferentes composiciones como entrada para acceder a los estados y valores propios electrónicos. Esto ayudará a identificar los cambios relevantes en las propiedades electrónicas y ópticas con respecto a diferentes estructuras y estequiometrías. Se inspeccionará la estructura de bandas y la densidad de estados (DOS), que se descompone aún más en contribuciones proyectadas por átomos. Nuestros resultados muestran que el funcional SCAN es una excelente opción en términos de precisión y eficiencia computacional y una mejora general del funcional PBE y HSE06. Finalmente, se evaluará el desempeño de los tres funcionales antes mencionados en la descripción de los efectos del acoplamiento espín-órbita (SOC), que se sabe que son relevantes en los materiales investigados, ya que están compuestos por especies atómicas relativamente pesadas.