ResumenEn este trabajo, se estudiaron las propiedades estructurales y electrónicas del TiO 2 en la fase rutilo a partir de cálculos de primeros principios. Los efectos de intercambio y correlación electrónica fueron estudiados utilizando funcionales en la aproximación de densidad local (LDA), la aproximación de gradiente generalizado (GGA) de Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE), Perdew-Burke-Ernzerhof revised for solids (PBEsol), Perdew-Wang 91 (PW91) y revised Perdew-Burke-Ernzerhof (rPBE), y la aproximación de gradiente meta-generalizado (meta-GGA) de Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria (TPSS) y revised-TPSS (RTPSS), en el marco de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Encontramos que el funcional PBEsol proporciona mejores resultados para el cálculo de los parámetros de red (a y c) y las longitudes ecuatorial y axial (d eq y d ax ); mientras que para la energía de cohesión (E coh ), el módulo volumétrico (B 0 ) y los ángulos (2θ y α) los funcionales PBE, rPBE y TPSS, respectivamente, se acercan más a los valores experimentales. Se confirma que el TiO 2 presenta propiedades de semiconductor directo en Γ − Γ.Palabras clave: Cálculo de primeros principios, DFT, GGA, meta-GGA, rutilo.
AbstractIn this work, we study the structural and electronic properties of TiO 2 in the rutile phase based on first principles calculations. The electronic exchange and correlation effects were studied using functionals in the local density approximation (LDA), the generalized gradient approximation (GGA) by Perdew-BurkeErnzerhof (PBE), Perdew-Burke-Ernzerhof revised for solids (PBEsol), Perdew-Wang 91 (PW91) and revised Perdew-Burke-Ernzerhof (rPBE), and the meta-generalized gradient approximation (meta-GGA) by Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria (TPSS) and revised-TPSS (RTPSS) in the frame of the Density Functional Theory (DFT). We found that the PBEsol functional provides better results for the lattice parameter values (a y c) and the equatorial and axial lengths (deq and dax); while for the cohesion energy (Ecoh), volumetric module (B 0 ) and angles (2θ y α) the PBE, rPBE and TPSS functionals respectively, are closer to the experimental values. It is confirmed that the TiO 2 presents properties of direct semiconductor in Γ − Γ.Keywords: First principles calculations, DFT, GGA, meta-GGA, rutile. Efectos de intercambio y correlación en las propiedades estructurales y electrónicas del TiO 2 en la fase rutilo