Gitter
Forschungsprofil
Die Festkörpertheorie-Gruppe deckt ein breites Spektrum von Forschungsgebieten innerhalb der Theorie der kondensierten Materie und computergestützten Materialwissenschaften ab. Wesentliche Teile unserer Forschung erfordern rechnerisch sowohl 'first-principles' Berechnungen von Atomstrukturen, thermodynamischen Potentialen, Bandstrukturen und dielektrischen Eigenschaften als auch eine 'first-principles' Gitterdynamik. Die Berechnungsmethoden sind mit Vielteilchen-Theorien kombiniert, um Anregungsaspekte insbesondere bei optischen Untersuchungen zu berücksichtigen. Quasiteilchen werden in die Hedin-GW-Approximation und sogar darüber hinaus integriert. Zur Beschreibung der Absorption und der Energieverlust-Spektren werden exzitonische Effekte bei der Lösung der Bethe-Salpeter-Gleichung berücksichtigt. Dabei konzentrieren wir uns auf verschiedene Gruppe-IV, IV-VI und III-V-Verbindungen sowie Metalloxide einschließlich ihrer Nanostrukturen, Übergänge und Oberflächen. Verstärkt richten wir unser Augenmerk auf Honigwaben-Kristalle und Nanostrukturen, die einem topologischen Übergang unterliegen sowie magnetische Isolatoren.
Forschungsschwerpunkte
1. "Theoretische Spektroskopie"
Die Gruppe arbeitet an Vielteilchen-Ansätzen für die Beschreibung der elektronischen Anregungen in komplexen Materialien.
Ein Anwendungsbeispiel ist die "first-principles"- Simulation (d. h. ohne die Nutzung experimenteller Parameter) der Antwort eines Materials auf eine externe Störung, z. B. eingehende elektromagnetischer Strahlung oder Teilchen. Dieses Forschungsfeld ist als "theoretischen Spektroskopie" bekannt. Die untersuchten Materialien reichen von einfachen Kristallen bis zu nicht-stöchiometrischen, dotierten, legierten Verbindungen oder nanostrukturierten Systemen und Grenzflächen. Darüber hinaus können für experimentelle Proben oder noch nicht erfasste Verbindungen die Berechnungen vorhersagen ob diese thermodynamisch stabil sind.
Theoretische Spectroskopie
Foto: Marques, and S. Botti, Phys. Rev. B 91, 075134 (2015)2. Entwicklung von "first-principles"-Methoden
Die Gruppe von Prof. Botti entwickelt auf der Basis der Dichtefunktionaltheorie und Vielteilchen-Störungstheorie "first-principles"-Methoden für elektronische Anregungen. Für die numerische Umsetzung verfügt die Gruppe über einen eigenen Computercluster mit 750 Prozessorkernen.