Theoretical predictions of the melting point of Si and structure predictions for As, Sb, Se and Te (Englisch)

(:none) ; 2017

This Master's thesis is separated into two parts. The first part deals with crystal structure prediction of different materials. The materials of interest are, selenium, tellurium, arsenic and antimony. We are especially interested in Van der Waals (vdW) interactions, which play an important role in these materials. These vdW interactions can lead to problems for density functional calculations (DFT) with a local density approximation (LDA) or a generalized gradient approximation (GGA). To deal with vdW interactions several methods were developed. A class of such methods are the vdW functionals. A vdW functional can be seen as a DFT calculation with an additional energy correcting term. In this master thesis we use three different vdW functionals, the D2 method of Grimme, the method of Tkatchenko-Scheffler and the vdW-DFT method. However there are also other ways to deal with vdW interactions, for example the HSE06 hybrid functional or the random phase approximation (RPA). We tested these methods on the named materials. Using these methods we predicted some structure parameters of these materials and compared them to experimentally measured values. In the second part we tried to predict the melting temperature of silicon. Previous investigations on this problem led to a melting temperature far below the experimentally measured melting temperature. With the use of the HSE06 functional we improved the melting temperature prediction, compared to previous calculations using DFT-LDA.

Diese Masterarbeit besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil wurde die Kristallstruktur von vier verschiedenen Materialien bestimmt. Diese Materialien sind Selen, Tellur, Arsen und Antimon. Dabei interessieren wir uns besonders für Van der Waals (vdW) Wechselwirkungen, die in diesen Materialien auftreten. VdW Wechselwirkungen können durch die Dichtefunktionaltheorie (DFT) mit einer local density approximation (LDA) oder mit einer generalized gradient approximation (GGA) nur schwer beschrieben werden. Um diese vdW Wechselwirkungen dennoch beschreiben zu können wurden mehrere Methoden entwickelt. Eine bestimmte Klasse dieser Methoden sind die vdW Funktionale. Ein vdW Funktional kann als eine DFT Rechnung mit einem zusätzlichen Energie Korrekturterm gesehen werden. In dieser Masterarbeit verwenden wir drei verschiedene vdW Funktionale, die D2 Methode von Grimme, die Methode von Tkatchenko-Scheffler und die vdW-DFT Methode. Jedoch gibt es auch andere Methoden um vdW Wechselwirkungen zu beschreiben. Zum Beispiel das HSE06 hybrid Funktional oder die Random Phase Approximation(RPA). Wir haben all diese Methoden an den hier genannten Materialien getestet. Mit diesen Methoden haben wir einige Strukturparameter von diesen Materialien bestimmt und sie mit experimentell gemessenen Werten verglichen. Im zweiten Teil haben wir versucht den Schmelzpunkt von Silicium zu bestimmen. Frühere Versuche, den Schmelzpunkt zu bestimmen, resultierten in einer Schmelztemperatur weit unter der experimentell gemessenen Schmelztemperatur. Mit dem HSE06 hybrid Funktional wir die Bestimmung des Schmelzpunktes gegenüber DFT-LDA Rechnungen verbessern.

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Dokumentinformationen

  • Titel:
    Theoretical predictions of the melting point of Si and structure predictions for As, Sb, Se and Te
  • Autor / Urheber:
  • Verlag:
    (:none)
  • Erscheinungsjahr:
    2017
  • DOI:
  • Medientyp:
    Sonstige
  • Format:
    Elektronische Ressource
  • Sprache:
    Englisch

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