Deorbitalized meta-GGA Exchange-Correlation Functionals in Solids
最近，我们提出了一种从广义梯度近似（mGGA）交换相关泛函中去除显式轨道依赖的方法，将其转化为Laplacian依赖泛函，并在分子中得到了成功的应用。它使用一个近似的动能密度泛函（KEDF）参数化Kohn-Sham的结果（不是实验数据）在一个小的训练集。在这里，我们提出了广泛的验证计算周期性的固体，证明了相同的参数化，同样的脱轨也是成功的扩展系统。由于在其建设中使用的严格的限制和它最近的突出，我们的重点是在扫描元GGA。编码在\textsc{vasp}中的去轨道版本SCAN-L可以比原来的SCAN快三倍，这对于大规模从头算分子动力学来说是一个潜在的重大收获。
2018-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Orbital-free approximations to the kinetic-energy density in exchange-correlation MGGA functionals: tests on solids
Mejia-Rodriguez和Trickey [Phys. Rev. A 96，052512（2017）]最近的一项研究表明，应用于亚广义梯度近似（MGGA）的交换相关泛函的去轨道化程序（用近似的无轨道表达式代替精确的Kohn-Sham动能密度）可能会导致分子性质结果的重要变化。对于本工作，MGGA泛函的脱轨进一步研究，考虑到各种性质的固体。它示出，根据MGGA，常见的无轨道近似的动能密度可以足够准确的晶格常数，体积模量，和内聚能。对于用修正的Becke-Johnson MGGA势计算的带隙，脱轨道对结果有较大的影响。
2018-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Pseudopotential study of binding properties of solids within generalized gradient approximations: The role of core-valence exchange-correlation
在密度泛函理论的从头计算赝势计算中，价电子和芯电子之间的非线性交换关联相互作用经常通过赝势线性地处理。我们讨论的准确性和局限性，这种近似的局部密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA），我们发现描述的核心价交换相关性显着不同的比较。(1)一些典型的固体的结合性能的评价，我们证明了赝势的方法，即芯价交换相关的线性化都是准确的，并限制在相同的方式在GGA在LDA。(2)检查的做法进行GGA计算使用LDA内的赝势，我们表明，随后的结果显着不同，从使用GGA内的赝势。作为这些差异的主要来源，我们确定了LDA和GGA的核心价交换相关性的不同行为，因此，大大有助于GGA引起的变化计算的结合性能。
1997-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Functional relations for the density functional exchange and correlation functionals connecting functionals at three densities
结果表明，DFT交换和相关泛函满足一个表达式，耦合交换和相关泛函和功能衍生物在三个不同的密度和两个粒子数的评估。该方程可作为检验交换泛函和相关泛函近似的内部自洽性的严格检验。
2011-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Li+/H+ exchange in solid-state oxide Li-ion conductors
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究通过理论计算与机器学习模型，揭示了氧化物锂离子导体中Li+/H+交换的热力学驱动力及锂填充对导电性和湿度稳定性的影响。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Nonlocal van der Waals functionals for solids: Choosing an appropriate one
非局部范德华（NL-vdW）泛函[Dion等人，物理修订信函92，246401（2004）]被越来越频繁地应用在固态物理中，因为对于其中弱相互作用起主要作用的系统，它们已被证明比传统的半局部泛函可靠得多。然而，在过去的几年中，已经提出了一定数量的NL-vdW泛函，因此并不总是清楚应该使用哪一个。在这项工作中，NL-vdW泛函的评估。我们的测试集包括弱结合固体，即稀有气体，层状系统，如石墨，和分子固体，但也强结合固体，以提供一个更一般的结论，扩展系统的NL-vdW泛函的准确性。我们发现，在测试的泛函中，rev-vdW-DF 2 [Hamada，Phys.Rev.B89，121103（R）（2014）]对于弱结合固体非常准确，但对于强结合固体也非常可靠。
2019-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Exchange torque in noncollinear spin density functional theory with a semilocal exchange functional
本文提出一种用于非共线自旋密度泛函理论的半局域交换关联泛函，具有规范不变性并能产生非零交换关联力矩，在铬团簇上验证了其性能并揭示了交换与关联力矩的相互作用。
2023-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of semilocal density functionals on solids and surfaces
最近，Tao和Mo（TM）提出了一种精确的通用非经验元广义梯度近似（meta-GGA）。交换部分由密度矩阵近似导出，而相关部分基于低密度或强相互作用极限下的TPSS相关的修改。为了进一步了解这种密度泛函，我们结合了TM交换部分与原来的TPSS相关性，并作出全面的评估，我们称之为TMTPSS功能，固体和固体表面上的这种组合。我们的测试包括22个晶格常数和体模量，30个半导体带隙，7个结合能，和表面交换相关能rs范围从2到3玻尔。我们的计算结果表明，TMTPSS功能是相当有竞争力的TM元GGA功能，改善后的非经验泛函LSDA，PBE GGA，和TPSS元GGA考虑的大多数属性。特别是，它显着提高了表面交换相关能量的计算，平均绝对误差只有1 erg/cm 2。
2016-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic exchange bias in Zn$_x$Mn$_{3-x}$O$_4$ ($x \leq 1$) solid solutions
用中子衍射方法测定了锌-$_x$-Mn $_{3-x}$-O $_4$（其中$x$ = 0，0.25，0.5，0.75和1）的钙钛矿固溶体的均匀、纯相的多晶样品。具有$x$ = 0.25、0.5和0.75的样品在低温下表现出移位的磁滞回线，这是在磁性复合材料中通常看到的交换偏置的特征。我们提出，不寻常的磁性行为出现的结果，亚铁磁和反铁磁区域是不同的，但缺乏长程有序的纳米级混合物。虽然在AC磁测量中看到一些玻璃态行为，但其幅度不足以解释所观察到的戏剧性交换偏置。此外，等温和热释电磁化测量区分这种材料从纯自旋玻璃。标题系统提供了一个铁磁Mn $_3$ O $_4$与反铁磁ZnMn $_2$ O $_4$合金化的见解，其中不同的磁性簇生长和渗透，以产生竞争订单之间的平稳过渡。
2009-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the performance of the Random Phase Approximation for exchange and superexchange coupling constants in magnetic crystalline solids
总能量的随机相近似（RPA）以前已被证明提供了一个定性正确的描述分子系统中的静态相关性，其中密度泛函理论（DFT）与本地泛函必然会失败。这立即提出了一个问题，即RPA是否也能够捕获强相关固体（如莫特绝缘体）的正确物理。由于强的电子局域化，在这样的系统中的磁相互作用是由超交换，在最简单的图片可以被看作是分子的静态相关的模拟占主导地位。在目前的工作中，我们调查的RPA的性能，用于评估在磁性固体NiO，MnO，Na 3Cu 2SbO 6，Sr 2CuO 3，Sr 2CuTeO 6，和单层的CrI 3，这是选择代表各种各样的磁相互作用的超交换和直接交换相互作用。结果表明，RPA可以精确地校正Hartree-Fock引入的大误差，与微扰展开所用的输入轨道无关。然而，在大多数情况下，可以使用DFT+U获得类似于RPA的精度，从计算的角度来看，DFT+ U明显更简单。
2017-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Semilocal exchange-correlation potentials for solid-state calculations: Current status and future directions
Kohn-Sham（KS）密度泛函理论（DFT）是计算固体的各种性质的非常有效的方法，例如，总能量、电子密度或电子能带结构。KS-DFT方法导致相当快的计算，然而准确性关键地取决于所选择的近似的交换和相关（xc）功能$E_{\text{xc}}$和/或潜在的$v_{\text{xc}}$。在这里，xc方法来计算电子能带结构的概述，重点是所谓的半局域方法，是最快的KS-DFT，并允许处理系统包含多达数千个原子。其中，修正的贝克-约翰逊势被广泛用于计算半导体和绝缘体的基本带隙。的准确性，如磁矩或电子密度，也直接由$v_{\text{xc}}$确定的其他属性，也进行了讨论。
2019-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Comparison between exact and semilocal exchange potentials: An all-electron study for solids
通过求解优化有效势（OEP）方程得到的精确交换势（ESX）与一组选定固体（C、Si、BN、MgO、Cu $_{2}$ O和NiO）的各种近似半局部交换势进行了比较。这是在线性化增广平面波方法的框架内完成的，该方法允许固体中电子结构问题的非常精确的全电子解决方案。为了评估半局域势近似EXX-OEP的能力，我们考虑了EXX总能量、电子结构、电场梯度和磁矩。还报道了一种尝试参数化的半局部交换潜力。
2015-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Identity for the second functional derivative of the density functional Hartree plus exchange-correlation functional
结果表明，同一哈密顿量的N-和（N-1）-电子密度的电荷密度差与N-电子密度的Hartree二阶泛函导数加交换关联泛函的乘积的积分等于一个常数.
2011-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Semilocal Pauli-Gaussian Kinetic Functionals for Orbital-Free Density Functional Theory Calculations of Solids
动能近似是无轨道密度泛函理论的关键。到目前为止，使用非局部泛函，可能采用系统相关的参数，已被认为是强制性的，以获得满意的精度为不同的固态系统，而半局部近似通常被认为是不适合这个目标。在这里，我们表明，而不是适当构造的半局部近似，保利-高斯（PG）KE泛函，特别是在拉普拉斯理论水平，确实可以实现类似的精度作为非局部泛函，可以准确的金属和半导体，而不需要系统相关的参数。
2018-07-24 cond-mat.mtrl-sci
A fast and reliable method for the calculation of band structure of solids with hybrid functionals
本文提出了计算固体电子结构的混合方法框架内的一个简单近似。通过只考虑在半局域轨道的基础上计算的微扰算子（Hartree-Fock交换减去半局域交换）的对角元素，计算时间大大减少，同时保持了在没有任何近似的情况下应用混合泛函所获得的结果的准确性。
2011-06-29 cond-mat.mtrl-sci
A slow process in confined polymer melts: layer exchange dynamics at a polymer solid interface
采用分子动力学模拟的化学现实模型之间的石墨壁，我们表明，接近壁层之间的质量交换是一个缓慢的过程中已经在熔融状态的1，4-聚丁二烯。对于受限聚合物的玻璃化转变，由于堆积效应和分子内旋转障碍，该过程与减慢竞争。
2010-09-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Functional form of the generalized gradient approximation for exchange: The PBE$α$ functional
在密度泛函理论的广义梯度近似下，给出了交换增强的一种新的泛函形式。函数形式满足用于构造Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）函数的约束，但可以使用一个参数系统地改变。这给出了估计计算结果的可靠性或拟合某个问题的参数的可能性。与其它半经验泛函相比，该方法的优点是只使用一个物理透明的参数，而且拟合的泛函与PBE泛函服从相同的严格条件.此外，交换增强的简单形式意味着避免了交换势中的振荡项。
2006-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Local-density approximation for exchange energy functional in excited-state density functional theory
提出了一种交换能泛函，并利用密度泛函理论计算了一类激发态能量。该泛函是基态的局域密度近似泛函的激发态对应物。它照顾的能量泛函的状态依赖性，并导致高度准确的激发能。
2006-02-03 cond-mat.mtrl-sci
A simple, efficient, and general treatment of the singularities in Hartree-Fock and exact-exchange Kohn-Sham methods for solids
本文提出了一种处理周期固体精确交换（EXX）Kohn-Sham或Hartree-Fock（HF）方法中可积奇异项的一般方法。我们表明，治疗这些分歧的奇异性校正仅取决于总数和位置的k点和晶格矢量，特别是晶胞体积，但不对特定位置的原子内的晶胞。这里提出的方法来处理的奇异性构成了一个稳定的，简单的实施，和一般的计划，可以应用到系统的任意晶格参数内的EXX科恩-沙姆或HF形式主义。我们适用于一个典型的对称结构，金刚石，和一个更一般的结构，反式聚乙炔的奇异性校正。我们考虑的体积优化和k点收敛的奇异性校正的效果。虽然奇点修正明显取决于k点的总数，但它对k点的特定排列的选择的依赖性非常小。
2007-02-27 cond-mat.mtrl-sci
The exchange energy in the local Airy gas approximation
艾里气体模型的边缘电子气被用来构建一个交换能量的功能，这是一个替代的局部密度和广义梯度近似中获得的。对稀有气体原子、分子、固体和表面的实验计算表明，Airy气体泛函在所有情况下都优于局域密度近似，对固体和表面也优于广义梯度近似。
2000-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Wave functions for quantum Monte Carlo calculations in solids: Orbitals from density functional theory with hybrid exchange-correlation functionals
我们研究固体的固定节点扩散蒙特卡罗能量如何依赖于斯莱特-杰斯特罗波函数中使用的单粒子轨道。我们表明，依赖性可以是显着的，特别是在3D过渡金属化合物的情况下，我们采用的例子。我们说明了如何交换相关泛函与可变的确切交换组件可以利用，以减少固定节点的错误。基于这些结果，我们认为，固定节点量子蒙特卡罗提供了一个变分的方法优化有效的哈密顿参数。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Current-Density Functional Theory of the Response of Solids
扩展周期系统对（波矢量$q=0$的）均匀场的响应不能从$q=0$时间相关密度泛函理论（TDDFT）计算中获得，因为Runge-Gross定理不适用。时间依赖的{ \em电流}-密度泛函理论是必要的，并表明，一个关键的成分从TDDFT丢失的是宏观电流。在低频极限下，在某些情况下，密度极化泛函理论被恢复，并给出了极化泛函的形式精确表达式。
2003-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneity Induced and Appropriately Parameterized Semilocal Exchange and Correlation Energy Functionals in Two-Dimensions
The construction of meta generalized gradient approximations based on the density matrix expansion (DME) is considered as one of the most accurate technique to design semilocal exchange energy functionals in two-dimensional density functional formalism. The exchange holes modeled using DME possess unique features that make it a superior entity. Parameterized semilocal exchange energy functionals based on the DME are proposed. The use of different forms of the momentum and flexible parameters is to subsume the non-uniform effects of the density in the newly constructed semilocal functionals. In…
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Assessment of a nonempirical semilocal density functional on solids and surfaces
最近，陶和莫发展了一个新的非经验半局域交换相关密度泛函。该泛函的交换部分是从密度矩阵展开导出的，该展开被校正以再现慢变极限中的四阶梯度展开，而相关部分是基于TPSS相关模型，并针对低密度极限进行了修改。在目前的工作中，陶-钼功能评估计算各种固体和jeltenic表面。这包括22个晶格常数和体积模量，7内聚能，和jeldom表面交换和相关能量的密度参数rs的范围从2到3玻尔。我们的计算表明，这种亚广义梯度近似可以为这里考虑的性质提供一致的显着准确性，晶格常数的平均绝对误差为0.017 Å，体模量的平均绝对误差为7.0 GPa，内聚能为0.08 eV，表面交换相关能为35 erg/cm 2，大大改善了现有的非经验半局域密度泛函。
2016-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Semi-local Exchange Energy Functional For Two-Dimensional Quantum Systems: A Step Beyond Generalized Gradient Approximations
电子交换相关能的半局域密度泛函被广泛使用，因为它可以为有限和扩展系统产生真实和准确的结果。技巧的选择对构造精度和效率的提高起着至关重要的作用。基于密度矩阵展开，利用相应的空穴构造了一个精确有效的二维半局域交换能泛函。所涉及的交换空穴在广义坐标变换下是局部化的，并且满足所有相关的约束。与精确的交换结果相比，证明了功能的全面测试和出色性能。的功能也实现了显着的准确性，大大减少了目前为止提出的局部和非经验的密度泛函的二维系统中存在的错误。泛函构造的基本原理在物理上是吸引人的，并且对于发展二维的值域分离和非局部泛函是实用的。
2017-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Local Structure of Functional Solids
局域结构研究揭示了物理性质的重要方面，因为它与电子结构密切相关。基于空间群的标准晶体学分析未能观察到晶体结构中的无序。许多功能材料和工业材料具有无序性，这是由于晶体结构的优化修饰，例如元素的取代。掺杂元素不可避免地在基体中引起局部应变。从光记录材料到负热膨胀材料，再到莫特转变材料，对一些中子全散射结果进行了评述。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
The crystalline structure of orthorhombic SrRuO$_3$: Application of hybrid scheme to the density functionals revised for solids
采用混合密度泛函理论（DFT）方法，对基于固体计算的广义梯度近似（GGR）进行了计算，得到了基态正交SrRuO $_3$的晶体结构. Hartree-Fock（HF）交换能的量在$5-20\%$的范围内变化，以便系统地确定HF混合的最佳值，这又确保与实验测量的最佳对应。这样的调查允许扩展的工具，可用于有效的理论建模，例如，只有最近稳定的阶段SrRuO $_3$的工具集。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Green function theory of orbital magnetic moment of interacting electrons in solids
本文用多电子格林函数方法导出了固体中相互作用电子的轨道磁矩的一般公式。该公式分解为两部分，一部分包含系统的单粒子能带结构的信息，另一部分包含格林函数所携带的交换和关联的影响。导出的公式提供了一个方便的手段，包括交换和相关性的影响超出了常用的局域密度近似的密度泛函理论。
2015-12-21 cond-mat.mtrl-sci
A hybrid functional for the exchange-correlation kernel in time-dependent density functional theory
本文综述了激发能的含时密度泛函计算中的近似方法。单极近似的磁化率是用来了解流行的近似的交换相关内核的错误。本文提出了一种新的精确交换近似和绝热局域密度近似的混合近似，并在He和Be原子上进行了实验。
2000-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficient plane-wave approach to generalized Kohn-Sham density-functional theory of solids with mixed deterministic/stochastic exchange
提出一种混合确定性/稀疏随机平面波方法，实现大型超胞广义Kohn-Sham密度泛函理论的高效能带计算，适用于任意杂化泛函，内存和CPU需求准线性扩展。
2025-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Performance of Tao-Mo semilocal density functional in projector-augmented-wave method
我们评估了Tao-Mo半局部交换相关（TM）函数的性能[J. Tao和Y. Mo，Phys. Rev. Lett. 117，073001（2016）]使用具有维也纳从头算模拟包（VASP）中的平面波基组的投影增强波方法。元GGA水平的半局域泛函TM是一个通用的交换相关泛函，它可以精确地计算分子和固体的各种性质。TM的交换功能部分是由密度矩阵展开（DME）技术与缓变四阶梯度展开一起设计的。相应交换的相关泛函基于Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria（TPSS）泛函。我们评估的性能TM的固态晶格常数，体模量，带隙，内聚能和固体的磁矩。它已被建立，在平面波基TM泛函准确地执行在半局域水平上预测所有的固态性质。
2018-02-14 cond-mat.mtrl-sci
O$_2$ on Ag(110): A puzzle for exchange-correlation functionals
尽管密度泛函理论在描述材料方面取得了巨大的成功，但目前的交换相关泛函仍有一些失败的例子。我们在这个列表中添加了另一个例子，推动了泛函的进一步发展。我们发现O $_2$与Ag（110）的相互作用不能用一些最流行的GGA，Meta GGA和杂化泛函来描述。我们发现问题，并提供线索的功能，应该能够正确地描述这个和类似的系统。
2021-09-24 cond-mat.mtrl-sci
The relationship between the density functional Hartree-plus-exchange-correlation potential for an integer N-electron and (N-1)-electron system
结果表明，当由相同的外势确定密度时，整数N电子系统的Hartree+交换关联密度泛函势与（N-1）电子系统的相应势相差一个常数.
2011-07-13 cond-mat.mtrl-sci
A new generalized Kohn-Sham method for fundamental band-gaps in solids
我们开发了一种方法来计算固态基态性质和基本的带隙使用广义Kohn-Sham方法结合局域密度近似（LDA）功能与远程显式交换轨道功能。我们发现，当根据公式γ=A/（\eps_\ inf - \eps_\ tilde）选择射程参数时，对于各种不同类型的固体，基本带隙的预测值接近于实验值，其中\eps_\ inf是固体的光学介电常数，\eps_\ tilde= 0.84，A= 0.216a0^（-1）。对于大多数固体，范围参数γ很小（即，仅在长距离处需要显式交换），因此晶格常数和体积模量的预测值与基于常规LDA计算的预测值相似。
2009-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Systematic investigation of a family of gradient-dependent functionals for solids
十一个密度泛函进行比较，就其性能的固体的晶格常数。我们考虑标准泛函，如局部密度近似和Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）广义梯度近似（GGA），以及PBE GGA的变体，如PBESol和类似的泛函，PBE型泛函采用更严格的Lieb-Oxford边界，以及它们的组合。其中一些变化是首次提出的。在60个固体的测试集上，我们对选定的泛函进行逐系统分析，并对所有泛函进行全面的统计分析。恢复的梯度扩张和收紧的Lieb-Oxford界的影响进行了讨论，并面临着以前的结果从其他代码，泛函或测试集。没有一个函数对所有研究的系统都是一致的，但令人惊讶和高兴的是，对PBE的最简单的可能修改对其性能产生了最有益的影响。还考虑了分子的原子化能，并且在六个分子的测试组上，我们发现PBE官能性显然是最好的，其他导致强的过度结合。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Employing semilocal exchange hole with an application to meta-GGA level screened range separated hybrid functional: A conventional wisdom method
区间分离的杂化密度泛函在精确描述分子和固体的各种性质方面是非常成功的。距离分离的混合泛函是从球平均或系统平均反向工程交换孔设计的。在目前的尝试中，我们采用筛选的范围分离的杂交功能方案的meta-GGA梯级通过使用陶-钼半局域交换孔（或功能）。本文提出的混合泛函在距离分离方案中利用了基于球平均密度矩阵展开的交换孔。对于缓变密度校正，我们采用基于局域密度近似（LDA）的交换空穴距离分离方案，并通过传统的智慧技术结合缓变的Tao-Mo增强因子。综合性能和测试结果表明，它准确地描述了几种分子的性质。这个筛选的杂化泛函最吸引人的特点是它将在meta-GGA水平上描述固态性质的实际上非常有用。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci
A local-density approximation for the exchange energy functional for excited states : the band gap problem
本文介绍了用激发态密度泛函理论计算半导体和绝缘体带隙的方法。对于激发态交换关联泛函，我们采用了一个简单的局域密度近似（LDA）泛函，得到了与实验结果非常接近的结果。采用线性Muffin-tin势求解自洽的Kohn-Sham方程
2008-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of long-range corrected kernels and range-separated hybrids for excitons in solids
描述激子的最精确的理论方法是GW近似下的Bethe-Salpeter方程（GW-BSE）的解。然而，由于其计算成本，含时密度泛函理论（TDDFT）正在成为GW-BSE的替代方法来描述固体中的激子。目前，在TDDFT中描述固体光谱的最有效策略是在GW或剪刀校正能量之上使用长程校正的交换相关核。近年来，一种不同的策略，基于范围分离的混合泛函开始发展的框架内的时间相关的广义Kohn-Sham密度泛函理论（TDGKSDFT）。在这里，我们比较了远程校正内核与范围分离的混合泛函的描述激子在固体中的性能。这种比较的目的是权衡使用范围分离的杂交泛函的利弊，为这些泛函的理论发展提供新的视角。我们说明了比较的情况下，硅和LiF，固态激子的代表。
2022-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Excitons in solids from time-dependent density-functional theory: Assessing the Tamm-Dancoff approximation
固体中的激子效应可以使用含时密度泛函理论（TDDFT）的Bethe-Salpeter方程（BSE）或Casida方程来计算。在这两种方法中，Tamm-Dancoff近似（TDA），它简化了激励和去激励，被广泛用于减少计算成本。在这里，我们研究了TDA的激子结合能的固体从Casida方程使用长程校正（LRC）交换相关内核的效果。我们发现TDA稍微低估了半导体的TDDFT-LRC激子结合能，但显著低估了绝缘体的激子结合能（即，超过100%），因此必须求解完整的Casida方程来描述强束缚激子。这些发现是相关的，在正在进行的搜索精确和有效的TDDFT方法的激子。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
A More Accurate Generalized Gradient Approximation for Solids
我们提出了一个新的非经验密度泛函广义梯度近似（GGA），使晶格常数，晶体结构和金属表面能最流行的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）GGA显着改善。新的功能是基于一个扩散的径向截止的交换孔在真实空间中，和解析梯度展开的小梯度的交换能量。没有可调参数，保持了PBE的约束条件，并且该功能易于在现有代码中实现。
2006-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Physical exact conditions as regularizers for exchange-correlation in solids and surface chemistry
SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis（界面科学与催化SUNCAT中心）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）
研究DFT在固体和表面化学中交换关联近似的问题，指出针对表面结合能优化XC泛函可能使表面反应势垒描述变差，强调满足物理精确条件的重要性。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Space partitioning of exchange-correlation functionals with the projector augmented-wave method
我们实现了一个Becke模糊细胞类型的空间划分计划的目的内的GPAW投影增强波方法的密度泛函理论代码的交换相关。在需要用不同的交换相关泛函处理组合系统的不同部分的情况下，需要空间划分。例如，系统的体区域和表面区域可以用专门设计用于捕获这些区域的不同物理特性的泛函来处理。在这里，我们使用空间分割方案来实现准非均匀交换相关方案，这是一个有用的实用方法计算金属合金的广义梯度近似水平。我们还证实了我们的实施与一组测试计算的正确性。
2018-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Climbing the Density Functional Ladder: Non-Empirical Meta-Generalized Gradient Approximation Designed for Molecules and Solids
电子密度、其梯度和Kohn-Sham轨道动能密度是元广义梯度近似（meta-GGA）的局部成分。我们构造了一个元GGA密度泛函的交换相关能，满足确切的限制，没有经验参数。交换项和相关项遵循{ \it two}范式：一个或两个电子密度和缓慢变化的密度，因此以高精度描述分子和固体，如广泛的数值试验所示。这个泛函完成了近似的“雅各布阶梯”的第三个梯级，高于局部自旋密度和GGA梯级。
2003-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Exchange and correlation as a functional of the local density of states
提出了一个泛函$E_{xc}[ρ(\r,ε)]$，其中电子气的交换能和关联能依赖于局域占据态密度。基于对不同相对能量散射态中交换关联空穴的分解，完全从第一性原理出发，提出了一种简单的局部参数化方案。在其实际的Kohn-Sham-like形式中，单电子轨道成为独立变量，并获得了泛函导数的显式公式。
2004-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Crossover Dynamics of Non-Fickian Ionic Diffusion in Solids
University of Chicago（芝加哥大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Stanford University（斯坦福大学）
通过示踪交换研究揭示了非弗ิก离子扩散在固体中的交叉动力学，发现电子传输是电化学反应的速率限制步骤，并揭示了晶格力学对离子扩散的影响。
2025-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Exchange and Correlation Kernels at the Resonance Frequency -- Implications for Excitation Energies in Density-Functional Theory
计算了含时密度泛函理论中交换核和关联核的具体矩阵元。这些矩阵元素的知识，不仅约束近似的时间依赖的泛函，但也允许链接不同的实际方法激发态，无论是基于密度泛函理论，或多体微扰理论，尽管已经执行的近似，以获得它们。
1999-05-11 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigation of morphotropic transitions and phase-change functional responses in BiFeO3-BiCoO3 multiferroic solid solutions
采用从头算方法研究了多铁性材料BiFeO_3（BFO）和BiCoO_3（BCO）形成的BFCO固溶体。我们发现，BFCO呈现出强烈的不连续的准同型BFO和BCO类铁电相之间的转变。此外，对于所有的组合物，这样的相保持（Meta）稳定并保持良好分化的性质。因此，我们的研究结果表明，一个电场可以用来切换这些结构之间，并表明，这样的切换涉及大的相变效应的各种类型，包括压电，电，和磁电的。
2011-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Nonempirical Range-Separated Hybrid Functional with Spatially Dependent Screened Exchange
本文提出介电依赖的范围分离杂化泛函SE-RSH，通过引入受COHSEX近似启发的空间依赖精确交换比例，解决了传统泛函在介电失配大的异质固体中描述不准的问题，并在多种界面、固体和纳米颗粒上验证了其准确性。
2023-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-correlation orbital functionals in current-density-functional theory: Application to a quantum dot in magnetic fields
本文将最优化有效势方法推广到电流自旋密度泛函理论，研究了外磁场中多电子相互作用系统的描述.作为一个例子，研究了一个二维量子点在外磁场中的运动。与量子Monte Carlo结果得到极好的协议时，自相互作用校正的相关能从标准的本地自旋密度近似被添加到确切的交换结果。完整的电流自旋密度功能框架内的完整的自我一致性被认为是次要的。
2008-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-Correlation Energy Functional Based on the Airy-Gas Reference System
在最近的工作中，广义梯度近似（GGA的）已被构造从能量密度的Airy气体的交换，但不相关。本文报道了无规相位近似（RPA）下最简单的边缘电子气--艾里气体的常规关联能量密度，其中辅助非相互作用电子经历线性势。通过拟合Airy-gas RPA交换关联能量密度并对RPA进行精确的短程修正，我们提出了一个简单的交换关联能量的超越RPA GGA密度泛函（“ARPA+”）。我们的功能，测试凝胶表面，原子，分子和固体，改善温和的局部自旋密度近似原子化能量和晶格常数没有太多恶化已经很好的表面交换相关能。
2009-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals density functionals applied to solids
Dion等人的范德华密度泛函（vdW-DF）[Phys.Rev.Lett. 92，246401（2004）]是用于在近似密度泛函理论交换相关泛函中包括色散的有希望的方法。事实上，在文献中已经证明了对色散力所保持的系统的改进描述。然而，尽管有许多应用，但缺乏对广泛材料的标准通用测试。在这里，我们计算的晶格常数，体积模量，和原子化能量的范围内的固体使用原来的vdw-DF和它的几个后代。我们发现，原来的vdw-DF高估晶格常数以类似的方式，它如何高估气相二聚体的结合距离。然而，一些修改的vdW泛函导致的平均误差是类似于PBE或更好。同样，从修改后的vdW-DF获得的原子化能量略好于PBE。虽然这里报道的测试是“硬”固体，而不是通常的材料，分散力被认为是重要的，我们发现一个系统的改善时，非本地相关性的碱金属和碱金属卤化物的内聚性能。
2011-02-07 cond-mat.mtrl-sci
Exact-Exchange Spin-Current Density-Functional Theory
介绍了一种自旋电流密度泛函理论（SCDFT），它除了考虑标准电流自旋密度泛函理论中考虑的电子密度、非共线自旋密度和密度电流外，还考虑了自旋密度的电流，从而也考虑了磁化强度的电流.本文提出了一种基于SCDFT的精确交换Kohn-Sham形式，它代表了处理磁性和自旋性质的一般框架。作为例子，一个氧原子在磁场处理的新方法。
2006-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the Performance of Recent Density Functionals for Bulk Solids
我们评估最近的密度泛函的非分子固体的交换相关能量的性能，通过应用精确的计算与高斯，波段，和VASP代码的测试集的24种固体金属和非金属。测试的泛函是修改的Perdew-Burke-Ernzerhof广义梯度近似（PBESol GGA），二阶GGA（SOGGA）和Armiento-Mattsson 2005（AM 05）GGA。为了完整性，我们还测试了更标准的泛函：局部密度近似，原始的PBE GGA和Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria（TPSS）元GGA。我们发现，最近的密度泛函固体达到了高精度的散装性能（晶格常数和体积模量）。正如预期的那样，对于内聚能，PBE总体上优于PBESol，但PBESol实际上对于碱金属和碱金属卤化物更好。为了公平地比较计算结果和实验结果，我们考虑了零点声子和有限温度效应被许多工作者忽略。我们展示了高斯基集和不准确的实验参考数据可能会影响泛函质量的评级。结果表明，PBESol和AM 05对于碱金属、碱土金属和碱金属卤化物晶体的性能彼此略有不同（其中约化密度梯度的最大值为约2），但对于大多数其他固体的性能非常相似（其中约化密度梯度的最大值通常为约1）。我们对此的解释是一致的交换相关非局域性的核心价重叠的区域中的重要性。
2009-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Post density functional theoretical studies of highly polar semiconductive Pb(Ti$_{1-x}$Ni$_{x}$)O$_{3-x}$ solid solutions: The effects of cation arrangement on band gap
我们采用传统的密度泛函理论（DFT）和后DFT方法，包括局域密度近似+Hubbard $U$（LDA+ $U$），PBE 0和自洽$GW$，研究了Ni取代的PbTiO $_{3}$（Ni-PTO）固溶体的电子性质.我们发现LDA计算产生不合理的能带结构，特别是对于含有不间断NiO $_{2}$层的Ni-PTO固溶体。精确处理过渡金属氧化物（如Ni-PTO）中的局域态需要后DFT方法。还研究了$B$位Ni/Ti阳离子有序性。$B$位点阳离子排列改变了Ni和O之间的键合，因此强烈影响Ni-PTO的带隙（$E_{\rm g}$）。我们预测，镍PTO固溶体应该有一个直接的带隙在可见光的能量范围内，与父母PbTiO $_{3}$类似的偏振。这种性能的组合使得Ni-PTO固溶体成为太阳能转换装置的有希望的候选材料。
2011-02-11 cond-mat.mtrl-sci
