Research

 

A study of the electronic properties of ErB₂ compound by using the PBE approximation and PBE0 hybrid functional

 

G. Casiano Jiménez^a, L. Sánchez Pacheco^a, J. Rodríguez Martínez^b, D. Alejandro Rasero^c*, C. Ortega López^d

 

^a Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos - GAMASCO, Departamento de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia.

^b Grupo de Estudio de Materiales - GEMA, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia.

^c Departamento de Matemática y Física, Facultad de Educación y Ciencias, Universidad de Sucre, Sincelejo-Sucre, Colombia. e-mail: diegorasero@gmail.com

^d Grupo Avanzado de Materiales y Sistemas Complejos - GAMASCO, Departamento de Física y Electrónica, Universidad de Córdoba, Montería, Colombia.

 

Received 19 November 2013.
Accepted 10 March 2014.

 

Abstract

We report calculations from first principles to determine the structural and electronic properties of ErB₂ compound using the Density Functional Theory (DFT) and the Full-Potential Linearized Augmented Plane Waves (FP-LAPW) method. For the description of the electron-electron interaction, the Generalized Gradient Approximation Perdew-Burke-Ernzerhof (GGA-PBE) and PBE0 Hybrid Functional were employed. From the density of states (DOS), it is found that the addition of a fraction of the exact Hartree-Fock exchange energy, in the PBE approximation, evidence the localization of the 4f-Er orbitals, which favors electronic spin polarization of these orbitals in the ErB₂ compound. The PBE0 scheme is justified because it best describes the electronic and magnetic properties of strongly correlated systems than the PBE approximation.

Keywords: DFT; structural properties; electronic structure; diboride.

 

Resumen

Reportamos cálculos de primeros principios para determinar las propiedades estructurales y electrónicas del compuesto ErB2, usando la teoría del funcional densidad (DFT: Density Functional Theory) y el método ondas planas aumentadas y linealizadas en la versión del potencial completo (FP-LAPW: Full-Potential Linearized Augmented Plane Waves). Para la descripción de la interacción electrón-electrón, se emplea la aproximación del gradiente generalizado de Perdew, Burke y Ernzerhof (GGA-PBE: Generalized Gradient Approximation-Perdew-Burke-Ernzerhof) y el funcional híbrido PBE0. A partir de la densidad de estados (DOS: Density of States), se encuentra que la adición de una fracción de la energía de intercambio exacto de Hartree-Fock, en la aproximación PBE, evidencia la localización de los orbitales 4f del Er, lo cual favorece la polarización de los espines electrónicos de estos orbitales en el compuesto ErB₂. El esquema PBE0 se justifica porque describe mejor las propiedades electrónicas y magnéticas de los sistemas fuertemente correlacionados que la aproximación PBE.

Descriptores: DFT; propiedades estructurales; estructura electrónica; diboruro.

 

PACS: 71.15.Ap; 71.15.Mb; 71.15.Nc; 71.20.Eh

 

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