Revisão teórica da previsão de band gap em perovskitas por meio de modelos de Machine Learning e Teoria do Funcional da Densidade (DFT)

dc.contributor.advisor1Campo Junior, Vivaldo Leiria
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7150892281897003
dc.contributor.authorGigante, Lucas Antonio
dc.date.accessioned2026-02-09T16:57:55Z
dc.date.issued2025-12-04
dc.description.abstractThis work presents a theoretical review of band gap prediction in perovskites, focusing on the integration between traditional first-principles methods, represented by Density Functional Theory (DFT), and Machine Learning (ML) models applied to materials science. Initially, the theoretical foundations of solid materials are postulated, such as crystalline structures and factors that influence the band gap. This discussion continues with a description of the particularities of perovskites, their structure, and optoelectronic behavior. Next, the formulation of DFT is explored, along with its practical limitations associated with exchange and correlation functional approximations and the high computational cost in extensive systems. Based on this, the relevance of Machine Learning models as an alternative to mitigate these limitations is presented, with a comparative analysis of different algorithms used in perovskite band gap prediction, including Random Forest, Support Vector Regression, and Boosting methods. The results reported in the literature indicate that these models achieve competitive performance metrics when trained on suitable datasets, reinforcing the potential of the hybrid approach between DFT and ML. Finally, it is discussed the importance of the continuous expansion of datasets for better interpretability of the models, the careful selection of descriptors, and the investigation of compositional engineering strategies for consolidating the advantages of perovskites as promising materials for emerging optoelectronic technologies.eng
dc.description.resumoEste trabalho apresenta uma revisão teórica acerca da previsão de "band gap" em perovskitas, Teoria do Funcional da Densidade (DFT), e modelos de "machine learning" (ML) aplicados à ciência dos materiais. Inicialmente, são postulados os fundamentos teóricos de materiais comportamento optoeletrônico. Em seguida, explora-se a formulação da DFT, suas limitações práticas associadas às aproximações do funcional de troca e correlação e ao alto custo computacional. "Machine Learning" surge como alternativa para mitigar tais limitações, com análise comparativa de diferentes algoritmos utilizados na predição do "band gap" de perovskitas, incluindo "Random Forest", "Support Vector Regression" e métodos de "Boosting". Os resultados reportados na literatura indicam que esses modelos alcançam métricas de desempenho competitivas quando treinados em bases de dados adequadas, reforçando o potencial da abordagem híbrida entre DFT e ML. Por fim, discute-se a importância da expansão contínua de bases de dados para estratégias de engenharia composicional para a consolidação de vantagens das perovskitas como materiais promissores para tecnologias optoeletrônicas emergentes.por
dc.identifier.citationGIGANTE, Lucas Antonio. Revisão teórica da previsão de band gap em perovskitas por meio de modelos de Machine Learning e Teoria do Funcional da Densidade (DFT). 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Física) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23590.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23590
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Física - EFi
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectBand gapeng
dc.subjectPerovskitaspor
dc.subjectTeoria do funcional da densidadepor
dc.subjectMachine Learningeng
dc.subjectCiência dos materiaispor
dc.subjectAlgoritmopor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.subject.ods13. Ação contra a Mudança Global do Clima
dc.titleRevisão teórica da previsão de band gap em perovskitas por meio de modelos de Machine Learning e Teoria do Funcional da Densidade (DFT)por
dc.title.alternativeStudy of band gap prediction in perovskitas using Machine Learning models and Density Functional Theory (DFT)eng
dc.typeTCC

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