مقايسه تابعي‌هاي PBE و HSE06 در محاسبه ساختار نواري الكتروني TiO2

ساختار و گاف نواري الكتروني چند دستۀ مختلف از ساختارهاي TiO2 به وسيلۀ نظريۀ تابعي چگالي و با تابعي‌هاي PBE و HSE06 محاسبه شد. مقاديرگاف نواري محاسبه شده توسط HSE06 براي فازهاي روتيل و آناتاس به ترتيب 3.4 و 3.58 الكترون‌ولت بدست آمد كه با مقادير تجربي 3 و 3.2 الكترون‌ولت در توافق است. مدول حجمي نيز براي فازهاي روتيل و آناتاس توسطPBE محاسبه گرديد و به ترتيب مقادير 226 و 205 گيگاپاسكال براي آنها به‌دست آمد كه با مقادير متناظر تجربي به ترتيب به اندازه 7 و 14 درصد اختلاف دارد. مقايسۀ دو تابعي مذكور در محاسبۀ ساختار نواري الكتروني ساختارهاي مختلف TiO2 نشان داد كه شكل ساختار نواري محاسبه شده توسط اين دو تابعي، حداقل براي ساختارهاي بررسي شده در اين‌جا، مشابه است. مخصوصاً قسمت‌هاي بالايي نوار ظرفيت و قسمت‌هاي پاييني نوار رسانش دقيقاً يكسان هستند. بنابراين نوع (مستقيم يا غيرمستقيم) گاف نواري محاسبه شده با اين دو تابعي يكسان خواهد بود. مهم‌ترين تفاوت اين دو تابعي در محاسبۀ ساختار نواري، فاصلۀ بين نوارهاي رسانش و ظرفيت و بنابراين اندازۀ گاف نواري است. اختلاف گاف محاسبه شده توسط اين دو تابعي براي همۀ ساختارهاي بررسي شده در اين‌جا مقدار تقريبا يكسان eV 1.6 است.