양자점(Quantum Dot)의 오비탈 범함수

전문가 제언

○ 반도체 시료 내에서 전자와 홀은 반도체내 보아 엑시톤 반경 내에서는 자유롭게 이동할 수 있다. 그러나 이들 전자와 홀이 한정된 범위 내에서만 움직이도록 제한을 받는다면 반도체의 특성은 변화될 수밖에 없을 것이다. 양자점(Quantum Dot)은 외부의 포물면 퍼텐셜에 의하여 가두어진 전자 시스템을 말한다. 지금은 양자점을 이용한 트랜지스터, 솔라 셀, LED, 다이오드 레이저에 대한 연구가 실용화 단계에 있으며 qubit의 정보단위로 운용되는 양자컴퓨터도 양자점을 이용한다.

○ 양자점의 전자구조 계산도 양자화학에서 사용하는 DFT 범함수 근사 법을 이용하고 있는 점은 같으나 외부 자기장을 받고 있으므로 DFT근사에서 OEP 퍼텐셜을 갖는 KS 방정식을 풀기위한 해밀턴이 보정되어야 한다. 여기서는 벡터퍼텐셜을 포함한 CSDFT(Current-Spin-Density Functional Theory)를 이용하여 2차원 양자점의 전자구조를 계산하고 해석했다. 교환상관에너지 범함수는 전자밀도 n(r), 스핀자기화밀도 m(r), 상자성 전류밀도 jp,(r)를 포함한다.

○ 벡터퍼텐셜에 의한 영향을 판단하기 위한 방법으로 교환항만 포함한 범함수 EXX를 이용하여 총에너지를 구하였다. 6개의 전자를 갖는 양자점(ω0=5meV)의 총에너지는 외부자기장 B0의 함수로 계산하여 나타내었다. LSDA를 스핀업과 스핀다운으로 각각 계산하여 상관에너지를 수정한 EXX+c↑↓LSDA 수행결과가 QMC결과와 잘 일치하였으며 LSDA보다 정확한 수행결과를 보였다.

○ 그런데 총에너지와 전자밀도 계산에서 CSDFT방식이나 벡터퍼텐셜을 포함한 SDFT방식이나 차이가 없음이 확인되었다. 이 리뷰의 저자들은 이미 2007년에도 덩어리 Fe, Co, Ni에 대하여 SDFT와 CSDFT의 수행결과가 같다는 것을 보고한바 있는데 이번에는 GaAs에 대하여도 결과가 같음을 보고하였다. 이 리뷰의 저자 E.K.U.Gross는 유수한 DFT교재의 저자이기도 하다. 이 리뷰가 DFT와 양자점 연구에 유익한 길잡이가 되고 기초과학 연구 활성화에 기여하는 계기가 되기를 기대하며 추천한다.

저자

N. Helbig, S. Kurth, S. Pittalis, E. Rasanen, E. K. U. Gross

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

기초과학

연도

2008

권(호)

77

잡지명

Physical Review B : Condensed Matter And Materials Physics

과학기술
표준분류

기초과학

페이지

1~6

분석자

윤*중

분석물

• 양자점(Quantum Dot)의 오비탈 범함수.pdf [296,285 byte]

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