Estudio de la naturaleza de las bandas de valencia y conducción de los sólidos cristalinos

Abstract

RESUMEN: Cuando se enlazan los átomos libres para formar sólidos cristalinos los niveles electrónicos se ensanchan dando lugar a bandas permitidas separadas por regiones prohibidas (gaps). A lo largo del trabajo, se han estudiado las bandas de energía de diferentes cristales (aislantes, semiconductores y metales) pues son el punto de encuentro entre la estructura cristalina, el enlace y las propiedades (ópticas, magnéticas...) de los mismos. Entre todas las bandas, cabe destacar la importancia de la banda de valencia (BV) y la banda de conducción (BC) y el gap entre ellas. Mientras que la BV es bien conocida, no ocurre lo mismo con la BC, cuya naturaleza es frecuentemente desconocida o es descrita erróneamente en muchos libros. Por medio de simulaciones computacionales de primeros principios (resolución de la ecuación de Schrödinger del sólidos usando sólo datos de constantes universales) mediante dos programas, CRYSTAL y VASP, se ha analizado el origen del carácter de la BV y la BC de un amplio número de sólidos (NaCl, Si, GaP, Cu...) a través de herramientas como la función de la densidad de estados y las funciones de Wannier localizadas.

ABSTRACT: When free atoms are linked to form crystalline solids, electronic levels resulting widen allowed separated bands by forbidden regions (gaps). Throughout the work, we have studied the energy bands of different crystals (insulators, semiconductors and metals) as they are the meeting point between the crystal structure, the atomic bond and the properties (magnetic, optical...) thereof. Among all the bands included the importance of the valence band (VB) and conduction band (CB) and the gap between them. While VB is well known, not so with the CB, whose nature is often unknown or is wrongly described in many books. Through computer simulations of first principles (resolution of the Schrödinger equation of solids using data only universal constants) through two programs, CRYSTAL and VASP, wa have analyzed the origin of the character of the VB and CB of a large number of solids (NaCl, Si, GaP, Cu...) through tools such as the function of the density of states and localized Wannier functions.