Il ruolo della fase di Berry all'interfaccia tra materiali polari e amorfi

Wide-band-gap dielectric materials are of significant interest for applications in high-voltage technologies and fast electronics. Their performance is closely linked to their polarisation behaviour at interfaces - either with vacuum or with adjacent materials. Understanding these interfacial properties requires a detailed analysis of the electronic structure, which can be effectively addressed using density functional theory (DFT). Within the DFT framework, polarisation can be computed using two complementary approaches: direct calculations on extended slab models, typically involving over 100 atoms, or through the modern theory of polarisation (MTP), which uses the Berry phase formalism to describe bulk polarisation. This project focuses on the study of the interface between a transition metal oxide and an amorphous silicon oxide layer. The goal is to compare and critically assess the predictions of the slab-based method and the MTP approach in capturing interfacial polarisation effects.

I materiali dielettrici ad ampio band gap sono di notevole interesse per applicazioni nelle tecnologie ad alta tensione e nell’elettronica veloce. Le loro prestazioni sono strettamente legate al comportamento della polarizzazione alle interfacce - sia con il vuoto sia con materiali adiacenti. Comprendere queste proprietà interfacciali richiede un’analisi dettagliata della struttura elettronica, che può essere affrontata efficacemente mediante la teoria del funzionale della densità (DFT). Nell’ambito della DFT, la polarizzazione può essere calcolata utilizzando due approcci complementari: calcoli diretti su modelli estesi a slab, che tipicamente coinvolgono più di 100 atomi, oppure attraverso la teoria moderna della polarizzazione (MTP), che utilizza il formalismo della fase di Berry per descrivere la polarizzazione di bulk. Questo progetto si concentra sullo studio dell’interfaccia tra un ossido di metallo di transizione e uno strato amorfo di ossido di silicio. L’obiettivo è confrontare e valutare criticamente le previsioni del metodo basato su slab e dell’approccio MTP nella descrizione degli effetti di polarizzazione interfacciale.