First principles calculations of the electronic and dielectric properties of λ-Ta2O5

Abstract

RESUMEN: Ta2O5 es un semiconductor de gap-ancho el cual tiene interesantes aplicaciones en comunicaciones en la región de las micro-ondas, principalmente está relacionado con la fabricación de filtros y resonadores, donde su tamaño es inversamente proporcional a la constante dieléctrica del material. Por este motivo, en este trabajo presentamos un estudio teórico a partir de la teoría de los funcionales de la densidad (usando PBEsol y el híbrido HSE06 para el funcional de intercambio-correlación) de las propiedades electrónicas y dieléctricas del modelo ortorrómbico -Ta2O5. Aquí, encontramos que este modelo tiene un gap directo de 2.09 y 3.7 eV con PBEsol y HSE06, respectivamente. Además, la constante dieléctrica estática calculada es 51, en buen acuerdo con los valores reportados para otras fases de este semiconductor. Palabras clave: Ta2O5, teoría de los funcionales de la densidad, PBEsol, HSE06, constante dieléctrica.

ABSTRACT: Ta2O5 is a wide-bandgap semiconductor that offers interesting applications in microwave communications, mainly related to the manufacture of filters and resonators whose size is inversely proportional to the dielectric constant of the material. For that reason, in this work we present a theoretical study, based on density functional theory (using PBEsol and hybrid HSE06 exchange-correlation functionals), of the electronic and dielectric properties of the orthorhombic model -Ta2O5. We found that this model has a direct gap of 2.09 and 3.7 eV with PBEsol and HSE06, respectively. Furthermore, the calculated static dielectric constant, 51, is in good agreement with the reported values of other phases of this semiconductor. Keywords: Ta2O5, density functional theory, PBEsol, HSE06, dielectric constant.