En introduksjon til tetthetsfunksjonalteori for båndstrukturberegninger

Abstract

Den grunnleggende teorien bak tetthetsfunksjonalteori har blitt presentert. Videre har Kohn-Sham metoden blitt gjennomgått og diskutert hvordan tetthetsfunksjonalteori kan implementeres i praksis. En oversikt over metoder for faste systemer som kan brukes til båndstrukturberegninger blir gitt og viktige metoder i praksis som planbølgebasis og pseudopotensialer ble introdusert. Til slutt ble den oppbygde teorien brukt til å finne båndstrukturen til tre forskjellige materialer, diamant, InP og kopper. De beregnede båndstrukturene stemte overens med de kjente empiriske ledningsegenskapene til materialene, hhv. isolator, halvleder og leder.

The fundamental theory behind density-functional theory has been presented. In addition, the Kohn–Sham method has been reviewed, and the practical implementation of density-functional theory has been discussed. An overview of methods for solid systems that can be used in band-structure computations is provided, and important practical techniques such as plane-wave basis and pseudopotentials were introduced. Finally, the developed theory was employed to determine the band structures of three different materials—diamond, InP, and copper. The calculated band structures were consistent with the known empirical conduction properties of these materials, namely insulator, semiconductor, and metal, respectively.