Electronic structure and excitations in oxygen deficient CeO$_{2-δ}$ from DFT calculations
用密度泛函理论计算了CeO $_{2-δ}$超晶胞的电子结构。广义梯度近似（GGA）能很好地再现晶格常数、体积模量和磁矩等平衡性质。电子激发模拟强有力的总能量计算与原子核或价空穴的约束状态。原始的氧化铈CeO $_2$被发现是一种非磁性绝缘体，一旦从结构中去除氧，磁性就会出现。在有缺陷的氧化铈的基态中，Ce- $f$多数带位于费米能级附近，但由于终态效应，在光电子能谱实验中出现在费米能级以下约2 eV处。我们还通过计算Ce-M $_5$和O-K X射线吸收光谱中的阈值能量并将理论预测与相应的测量结果进行比较来测试我们的计算方法。我们的研究结果，$f$电子驻留在费米能级附近的缺氧氧化铈的基态是至关重要的理解CeO $_2$和相关材料的催化性能。
2014-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and Magnetic State of LaMnO$_3$ Epitaxially Strained on SrTiO$_3$: Effect of Local Correlation and Non-local Exchange
由于LaMnO $_3$ /SrTiO $_3$异质结构中铁磁绝缘态的观察报告令人困惑，我们计算了LaMnO $_3$的电子和磁性状态，相干匹配到SrTiO $_3$方形衬底内的“应变体”几何形状。我们采用三种不同的密度泛函理论为基础的计算方法：（a）密度泛函理论（DFT）补充哈伯德U（DFT+U），（b）DFT +动态平均场论（DMFT），和（c）的交换相关泛函的混合泛函处理。虽然前两种方法包括本地相关性和交换在锰网站，分别在静态和动态的方式处理，最后一个考虑到非本地交换在所有网站的效果。我们发现在所有三种方法中，由SrTiO $_3$的方形衬底引起的压缩应变将LaMnO $_3$从具有相当大的轨道极化的反铁磁体转变为具有抑制的Jahn-Teller畸变的铁磁体，这与实验一致。然而，虽然DFT+U和DFT+DMFT都提供了金属溶液，但只有混合计算才能得到绝缘溶液，如实验中所观察到的。这种绝缘行为被认为是源于电子电荷极化。我们的结论仍然有效，当我们调查的LaMnO $_3$ /SrTiO $_3$在实验设置的超晶格几何结构，使用DFT+U和混合计算。
2019-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Influence of ligand field and correlation on the electronic structure of NiO and CoO from DFT+DMFT calculations
Fraunhofer IWM（弗劳恩霍夫应用研究促进协会IWM研究所）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Freiburg Materials Research Center (FMF), University of Freiburg（弗赖堡大学弗赖堡材料研究中心）
本研究采用DFT+sicDMFT方法，系统分析了配体场和关联强度对NiO和CoO电子结构的影响，发现该方法能高效获得接近实验的谱函数和带隙。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and magnetic properties of the BaTiO$_{3}$/LaMnO$_{3}$ interface: a DFT study
采用密度泛函理论（DFT）从头算方法研究了BaTiO 3/LaMnO 3界面的电子和磁性.通过自旋极化态密度分析了铁电覆盖层厚度对界面性质的影响。
2022-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Reformulation of DFT+U as a pseudo-hybrid Hubbard density functional
以较低的计算费用准确预测材料的电子性质是发展有效的高通量量子力学（HTQM）框架以加速材料发现的必要条件。HTQM基础设施依赖于密度泛函理论（DFT）的预测能力，这是材料性能第一性原理研究的首选方法。然而，DFT的近似导致半导体和绝缘体的电子能带结构的描述有些不准确。在这篇文章中，我们介绍ACBN 0，一个伪混合哈伯德密度泛函，产生一个改进的预测的能带结构的绝缘体，如过渡金属氧化物，如TiO 2，MnO，NiO和ZnO，只有一个微不足道的增加计算成本。
2014-10-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The electronic structure, crystal fields, and magnetic anisotropy in RECo$_5$ magnets
本文利用多种电子结构方法系统计算了RECo$_5$磁体的关键物理参数，并提出引入惩罚泛函改进传统洪特规则约束DFT，为高通量搜索新型稀土磁性材料提供了可行方案。
2025-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Correlation Effects on Coupled Electronic and Structural Properties of Doped Rare-Earth Trihydrides
本研究采用DFT+U与QMC方法，探究关联效应对掺杂稀土三氢化物电子-结构耦合性质的影响，测得相关轨道Hubbard U值，发现氢畸变结合关联效应可诱导带隙，关联效应对结构-超导竞争有重要意义。
2024-10-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Flexible and Efficient Semi-Empirical DFTB Parameters for Electronic Structure Prediction of 3D, 2D Iodide Perovskites and Heterostructures
本文定制了DFTB参数，以低成本准确预测三维和二维碘化铅钙钛矿的带隙、有效质量及异质结构能带排列，适用于大规模系统研究。
2025-01-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Phase Transformations and Energy Gap Variations in Uniaxial and Biaxial Strained Monolayer VS$_2$ TMDs: A Comprehensive DFT and Beyond-DFT Study
本研究利用DFT及多种计算方法系统分析了单层VS$_2$在-5%至+5%单轴与双轴应变下的电子结构和能隙变化，发现压缩应变可诱导半导体-金属相变，为应变工程调控二维TMD电子器件提供了理论依据。
2024-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structures and Optical Properties of Partially and Fully Fluorinated Graphene
在这封信中，我们研究了部分和完全氟化的石墨烯的电子结构和光学性质相结合的从头计算G0W0计算和大规模的多轨道紧束缚模拟。我们发现，对于部分氟化的石墨烯，成对的氟原子的出现比未成对的原子更有利。我们还发现，不同类型的结构无序，如碳空位，氟空位，氟空位团簇和氟扶手椅和扶手椅团簇，将引入不同类型的带隙中间态和额外的激发内的光学间隙。此外，我们认为，本地形成的$sp^3$债券后，可以区别于其他的无序诱导机制，不破坏$sp^2$混合轨道通过测量的偏振旋转的偏振光。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Influence of anti-ferromagnetic ordering and electron correlation on the electronic structure of MnTiO$_3$
本研究结合光电子能谱与多种DFT相关理论方法，探究了MnTiO$_3$的电子结构，证实电子关联与磁有序的重要作用，证明DFT+DMFT可准确描述其顺磁和反铁磁相的电子结构。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure and magnetism in UGa2: DFT+DMFT approach
关于铀5f电子在铁磁化合物UGa 2中是否更接近局域化或巡回的争论尚未完全解决。实验测得的磁矩很大，约为3个玻尔磁子，表明5f电子的局域化特征。与此同时，人们可以在各种光谱观测中识别出巡回和局部行为的迹象。采用局部交换相关泛函的能带理论偏向于巡游5f态，严重低估了矩。使用特定材料的动力学平均场论（DMFT），我们探讨如何更近似的描述电子-电子相关改善图片。我们提出了两种变体的理论：无论是从自旋限制（LDA）或自旋极化（LSDA）能带结构。结果表明，只要选择适当的自旋极化双计数修正，保持铀6d和5f电子之间的交换作用，L（S）DA + DMFT方法就能精确地描述UGa 2的磁矩.我们讨论了计算的电子结构的光电发射实验，并显示如何减少索末菲系数的电子比热的相关性，通过移动5f状态稍微远离费米能级。
2021-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
First-principles DFT+\emph{U} study of structural and electronic properties of PbCrO$_{3}$
我们对PbCrO $_{3}$、CrPbO $_{3}$以及它们的等比例组合进行了系统的第一性原理研究，计算了它们的结构、电子和磁性。局域密度近似（LDA）$+U$和广义梯度近似$+U$的理论公式已被用来解释强的本地化Cr 3d电子之间的库仑排斥。通过选择Hubbard \emph{U}参数在4 eV左右，可以实现铁磁和/或反铁磁基态，并且我们计算的晶格常数、体模量和状态方程与最近的实验很好地一致[W. Xiao \emph{et al.}，PNAS \textbf{107}，14026（2010）]。这些化合物中的B-$-$-O键具有明显的共价键性质，电子转移研究表明，PbCrO $_{3}$ -CrPbO $_{3}$无规化合物的离子性随CrO $_{6/2}$八面体含量的增加而降低. B-$-$-O键的长度决定了其晶格参数，从而清楚地表明，实验样品中含有CrPbO-$_{3}$以及在压缩时PbO $_{6/2}$八面体向CrO $_{6/2}$的转变是导致体积和压缩性异常增大的原因。
2012-01-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic structure and oxidation states in high-pressure synthesized isostructural CeCN$_5$ and TbCN$_5$
Linköping University（林雪平大学）；École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Collège de France, Université PSL（法兰西学院，巴黎文理研究大学）
通过DFT计算研究了重压合成的等结构CeCN₅和TbCN₅的电子性质，发现其氧化态不同导致电子性质差异，前者为绝缘体，后者为金属。
2026-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accurate and efficient band gap predictions of metal halide perovskites using the DFT-1/2 method: GW accuracy with DFT expense
金属卤化物钙钛矿的出色的光电子学和光伏特性，包括高载流子迁移率、低载流子复合率和可调谐的光谱吸收范围，归因于这些材料的独特的电子特性。虽然DFT提供了可靠的钙钛矿结构和稳定性，但它在电子结构预测方面表现不佳。相对论GW近似已被证明能够准确地捕获电子结构，但计算成本极高。本文报道了用近似准粒子DFT-1/2方法对卤化物金属钙钛矿的能带隙进行了有效而精确的计算。以AMX_3（A = CH_3 NH_3，CH_2NHCH_2，Cs; M = Pb，Sn，X=I，Br，Cl）为例，系统地研究了晶体结构（立方、四方或正交）、离子的变化（不同的A，M和X）以及相对论效应对电子结构的影响，并与实验结果进行了比较。我们的研究结果表明，DFT-1/2方法产生准确的带隙与GW方法的精度，没有更多的计算成本比标准DFT。这为复杂卤化物钙钛矿结构的精确电子结构预测和无铅材料的新材料设计提供了可能性。
2017-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Phonon and electronic structures and resistance of layered electride Ca2N: DFT calculations
用DFT-LDA平面波方法研究了Ca 2N晶体的声子和电子性质、Eliashberg函数和电阻随温度的变化关系。研究了零中心声子的声子色散、部分声子态密度和原子本征矢。电子能带色散和偏态密度表明Ca 2N是金属，Ca 3 p，4s和N2 p轨道是杂化的。为了分析电子-声子相互作用（EPI）及其对电阻的贡献，计算了Eliashberg函数，发现EPI引起的电阻随温度的变化，所得结果与实验数据符合得很好。
2019-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Generation of ground state structures and electronic properties of ternary Al$_x$Ti$_y$Ni$_z$ clusters (x+y+z=6) with a two-stage DFT global search approach
研究了三元AlxTiyNiz团簇的结构和电子性质，其中x，y和z为整数，x + y + z = 6. SVWN和B3LYP交换相关泛函采用两阶段密度泛函理论（DFT）计算产生这些集群。在第一阶段，通过无偏全局搜索算法与使用轻交换相关函数和小基集的DFT代码相结合来生成最小能量团簇结构。在第二阶段，得到的集群结构进一步优化的另一轮全球最小化搜索与DFT计算器使用更重的交换相关功能和更昂贵的基组。结构的电子性质以三元图的形式示出。我们的DFT计算发现，团簇的稳定性增加的组成镍原子的数量。这些结果为三元合金纳米团簇的结构、稳定性、化学有序性和电子性质提供了新的认识。
2019-07-08 cond-mat.mtrl-sci
A DFT Study of the Electronic, Optical, and Mechanical Properties of a Recently Synthesized Monolayer Fullerene Network
最近合成了紧密堆积的准六方和准四方晶相的C $_{60}$分子（命名为qHPC $_{60}$）。在这里，我们使用DFT模拟研究的电子，光学和机械性能的qHPC $_{60}$单层。qHPC $_{60}$具有适度的直接电子带隙，具有各向异性的机械性能。它们的弹性模量在50和62 GPa之间。光学性质的结果表明，qHPC $_{60}$可以充当光子能量直到5.5 eV的UV收集器，因为它们呈现出低反射率和大于1的折射率。估计的光学带隙（1.5-1.6 eV）与实验值（1.6 eV）非常吻合。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Correlations in Multiferroic van der Waals CuCrP$_2$S6: Insights From X-Ray Spectroscopy and DFT
本文通过X射线光谱与DFT分析揭示范德华多铁性CuCrP$_2$S6的电子结构，确定其为Mott-Hubbard型绝缘体并识别俄歇衰变通道，为层状材料电子关联研究及应用提供重要依据。
2024-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Density functional theory
密度泛函理论（DFT）是现代理论物理、化学和工程学的重要组成部分，特别是那些与电子性质有关的理论。经过几十年的发展，各种第一性原理电子结构计算的程序包现在可用。其复杂的接口允许用户将DFT应用于实际系统，即使不知道理论。因此，回忆DFT如何实现精确计算的基本原理变得越来越重要。本文试图提供这样的知识与DFT的最小概述-它的基本基础，可观察到的电子和核动力学性质的关系，以及它的一些前沿应用。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
New investigation of the electronic and structural properties of (Mg,Ti)-doped and co-doped ZnO structures: A DFT and DFT+U study
本研究基于DFT与CP2K代码，分析了(Mg,Ti)掺杂与共掺杂ZnO的电子和晶体结构，发现Mg掺杂增加带隙并保持直接半导体特性，Ti掺杂产生间接带隙且共掺杂体系晶格变形极小，是透明电子器件的潜在候选材料。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A DFT Investigation of the Electronic and Optical Properties of Pentadiamond
最近，一种新的碳三维碳同素异形体被命名为pentadiamond。五金刚石是由混合的sp $^2$和sp $^3$样杂化的碳原子组成的。在这项工作中，我们进行了详细的调查的电子和光学性质的五金刚石结构使用第一性原理（DFT）方法。我们的研究结果表明，五金刚石具有$2.50$ eV与GGA-PBE和$3.31$ eV与HSE 06的间接带隙半导体。其静态介电常数为$4.70$，静态折射率为$2.16$。五金刚石对全光谱呈现出低反射率，几乎为40 $\%$，使其成为用作UV收集器的良好结构。此外，五金刚石在UV范围内表现出光学活性，而其他碳同素异形体，如金刚石和8-四（2，2）tubulane不显示活性。
2020-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of the magnetic halide double perovskites Cs2(Ag,Na)FeCl6 from first-principles
最近，磁性卤化物双钙钛矿（HDPs）家族由于其将卤化物双钙钛矿的应用领域拓宽到例如自旋电子学中的潜力而引起关注。到目前为止，这些系统的理论建模依赖于原始近似的密度泛函理论（DFT）。在本文中，我们研究了结构，电子和磁性的铁$^{3+}$的含HDPs的Cs $_2$ AgFeCl $_6$和Cs $_2$ NaFeCl $_6$使用更先进的DFT为基础的方法相结合，包括DFT+U，混合DFT和各种磁状态的处理。我们研究了DFT+U中的有效Hubbard参数U $_{eff}$和混合DFT中的混合参数$α$对电子结构和结构性质的影响。我们的研究结果揭示了一组本地化的Fe（d）的状态，是高度敏感的这些参数。Cs $_2$ AgFeCl $_6$和Cs $_2$ NaFeCl $_6$都是反铁磁体，Neel温度远低于室温，因此在与大多数应用相关的外部条件下处于顺磁（PM）状态。因此，我们研究了无序磁性对这些系统的电子结构的影响，发现虽然Cs $_2$ NaFeCl $_6$在很大程度上不受影响，但Cs $_2$ AgFeCl $_6$显示出其电子能带结构的显著重整化。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
First principle calculations with SIC correction of Fe-doped CuO compound
本文采用标准密度泛函理论研究了Fe掺杂CuO薄膜的电子性质。这种方法是基于Korringa Kohn Rostoker相干势近似下的从头计算。我们在一般梯度近似和自相互作用修正的框架下进行了研究。能量图中的态密度的介绍和讨论。所研究的化合物的计算的电子性质证实了这种材料的半金属性性质。此外，研究的化合物的吸收光谱内的广义梯度近似，所提出的Perdew伯克Ernzerhof近似进行检查。与纯CuO相比，掺杂结构的费米能级向高能方向移动。为了完成这项研究，在CuO中的Fe掺杂方法的效果已经将材料转变为半金属材料。在两种近似方法中，我们发现了一个高宽的杂质带。
2018-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and thermoelectric properties of CoAsSb with post-DFT approaches
我们研究了最近合成的CoAsSb的电子结构和热电性能。计算出的带隙变得更加准确，越来越复杂的电子结构的方法：广义梯度近似，混合泛函，自洽线性准粒子GW方法（LQSGW），LQSGW与简化的顶点校正。通过等同于从一个刚性移动的频带的每种方法的带隙，我们评估的贡献，热电性能超出了带隙。在这样做的时候，我们评估一个常见的做法的有效性：一个刚性的转变适用于成本较低的电子结构的方法，以获得一些更昂贵的方法的准确性。我们发现，虽然移位的塞贝克系数更接近彼此比从原来的电子结构，仍然存在差异的Goldsmid-Sharp（热电）的带隙之间的方法和从预期的电子带隙。此外，这些方法之间在温度依赖性方面仍存在一些持久差异。
2018-09-23 cond-mat.mtrl-sci
ML and AI for density functional theory: different priorities for Kohn-Sham and orbital-free DFT, for electronic and nuclear DFT
Fuzhou University（福州大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
概述机器学习和人工智能技术在电子与核密度泛函理论中计算瓶颈及精度要求的异同，指出不同情况下的方法选择，如 KS DFT 中神经网络的优缺点，及符号回归的优势，还提及电子到核 DFT 的方法。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci nucl-th physics.chem-ph
Vibrational and electronic properties of Al$_{12}$M (M=Cu, Zn) clusters: DFT calculations
本研究基于 DFT 计算分析了 Al$_{12}$M (M=Cu, Zn) 团簇的振动与电子性质，发现其倾向低自旋态，且掺杂团簇相比中性 Al$_{13}$ 具有更低的电离能和电子亲和能，同时 Al$_{12}$Cu 的杂化程度更高。
2024-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learned approximations to Density Functional Theory Hamiltonians
基于大规模密度泛函理论（DFT）的电子结构计算非常耗时，并且与系统尺寸的比例关系很差。虽然DFT的半经验近似导致计算时间相对于从头DFT减少，但创建这样的近似涉及显著的人工干预，并且对于高通量电子结构筛选计算是非常低效的。在这封信中，我们提出使用机器学习快速准确地预测DFT哈密顿量。使用合适的原子邻域和核岭回归表示，我们表明，可以实现各种材料环境的DFT哈密顿量的准确和可转移的预测。使用预测的哈密顿计算的电子透射谱比较准确，与他们的DFT同行。该方法是独立的DFT基础或所使用的材料系统的细节，可以很容易地自动化和缩放，用于预测任何感兴趣的材料系统的哈密顿量。
2016-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Critical analysis of fragment-orbital DFT schemes for the calculation of electronic coupling values
我们提出了一个流行的碎片轨道密度泛函理论（FO-DFT）计划计算电子耦合值的临界分析。我们讨论了不同的可能配方或“口味”的计划，不同的电子数的计算中的碎片和建设的哈密顿量的特点。除了两个先前描述的变体的基础上中性片段，我们提出了第三个版本采取不同的路线，明确考虑带电片段的近似非绝热状态。在将这些FO-DFT风味应用于两个分子测试集HAB 7（电子转移）和HAB 11（空穴转移）时，我们发现我们的新方案给出了HAB 7的改进的电子耦合（平均相对有符号误差降低-6.2%）和HAB 11的大大改进的电子耦合（平均相对有符号误差降低-15.3%）。精确交换对电子耦合值的影响的系统研究表明，在FO-DFT计算中使用混合泛函改善了电子耦合，使值接近或甚至优于更复杂的约束DFT计算。通过比较每个变体的准确性和计算成本，我们设计了简单的规则来根据任务选择最佳的口味。对于准确性，我们的新方案与带电碎片计算性能最好，而在合理的精度数值更有效的是中性碎片的变体。
2015-12-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Structural and Electronic Properties of Amorphous Silicon and Germanium Monolayers and Nanotubes: A DFT Investigation
本研究借助DFT分子动力学模拟，探究硅、锗的单层非晶碳类似物及对应纳米管的结构与电子特性，发现其能量排序与硅烯、锗烯一致，电子行为覆盖金属到小带隙半导体，且具备合成可行性。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Lorenz Number and Electronic Thermoelectric Figure of Merit: Thermodynamics and Direct DFT Calculations
Wiedemann-Franz定律中包含的洛伦兹数（L）表示电子载流子的两个动力学参数的比率：电子对热导率（K_el）和电导率（σ）的贡献，并且可以表示为LT=K_el/σ，其中T是温度。我们证明了Lorenz数等于两个热力学量之比：电子热容（cel）和电化学电容（cN），通过LT= cel/cN，这是一个纯热力学量，因此它可以仅根据材料的电子态密度计算。结果表明，我们的洛伦兹数的热力学公式导致：i）众所周知的索末菲值L=pi^2/3（k_B/e）^2在低温极限，ii）德鲁德值L=3/2（k_B/e）^2在高温极限与自由电子气体模型，和iii）可能高于索末菲极限的值半导体。它也表明，纯电子的热电品质因数的贡献，可以直接计算使用高通量DFT计算，而不诉诸计算更昂贵的玻尔兹曼输运理论的电子热导率和电导率。
2022-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Thiophene-Furan oligomers: Beyond-DFT Study of Electronic and Optical Properties
噻吩类低聚物由于其独特的光电性能而成为一类重要的光伏应用有机材料。最近有人提出，将呋喃单元并入噻吩链，保持链结构，即噻吩基呋喃线性低聚物，可以改善最终材料。在这项工作中，我们提出了一个理论研究噻吩，呋喃和噻吩基呋喃短链，多达4个单元。结构和电子性质使用Hartree-Fock（HF）和密度泛函理论（DFT）计算加上超越平均场方法，特别是HF的二阶Möller-Plesset微扰理论（HF-MP2）和DFT的G 0 W 0近似的多体微扰理论（G0W0@DFT）获得。使用Bethe-Salpeter方程在G0W0@DFT数据之上计算光学性质。我们调查的属性从单体T和F的四聚体与不同的排序的单位TT，TF或FF，总是通过通常的碳原子键合。如对于均匀的寡聚噻吩链所熟知的，同样在这里对于任何TT测序，我们发现扭转角为$150^{\circ}$，而所有其他单元的测序结果是平面的，这可能与膜生产相关。我们还发现，低聚物的第一个光学跃迁达到一个有前途的阈值$\sim 3$ eV的四聚体长度，结合周围的电离势$\sim 7$ eV，这证实了这些有机化合物的光伏应用的相关性。
2021-10-28 cond-mat.mtrl-sci
BMach: a Bayesian machine for optimizing Hubbard U parameters in DFT+U with machine learning
本文提出BMach贝叶斯优化算法，结合电子与结构性质在Quantum Espresso中精化DFT+U的Hubbard U参数，实现更高精度和更低计算成本的材料电子性质预测。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Electronic structure of CrO$_2$ probed by NMR and DFT
该研究结合 $^{53}$Cr NMR 谱与 DFT 计算，揭示 CrO$_2$ 中电四极三重峰及 Cr$^{4+}$ 轨道占据，验证双交换机制并确认所有 Cr 位点状态均一。
2023-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of short-period ZnSe/ZnTe superlattices based on DFT calculations
在本研究中，我们讨论的影响，在单层的数目的变化对超晶格（SL）（ZnSe）$n$/（ZnTe）$_n$的电子和光学性质。采用全势能线性Muffin-tin轨道（FP-LMTO）方法计算了体系的总能量，并将交换相关能应用于局域密度近似（LDA）.首先，计算结果表明，随着单层$n$数量的增加，体积模量和电子带隙的导数减小。其次，研究了高达$15$ eV的辐射能量、介电函数（$\varepsilon(ω$）、折射率（$n(ω)$）和反射率（$R(ω)$）。这些计算对于理解短周期超晶格（ZnSe）$_n$ /（ZnTe）$_n$的性质是有益的。
2022-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of zigzag, armchair and their hybrid quantum dots of graphene and boron-nitride with and without substitution: A DFT study
采用自旋极化密度泛函理论对扶手椅型石墨烯量子点和氮化硼量子点进行了计算，研究了碳/氮化硼取代对这两种量子点电子性质的影响.作为考虑更现实的量子点的第一步，已经考虑了作为Z字形QD和扶手椅QD的组合的量子点。针对GQD和BNQD探索了取代对这些混合量子点的影响，并将这些结果与取代的A-G/BN-QD及其锯齿形类似物的结果进行了比较和对比。我们的工作表明，边缘替代可以发挥重要的工具，同时调整量子点的电子性质。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Combining density functional theories to correctly describe the energy, lattice structure and electronic density of functional oxide perovskites
功能氧化物钙钛矿是尖端技术应用的支柱。密度泛函理论（DFT）模拟是理解和设计钙钛矿材料的理论方法。然而，由于缺乏严格的固体理论基准，对DFT描述氧化物钙钛矿基本性质的可靠性的测试很少并且大多定义不清。在这里，我们提出了一个量子Monte Carlo基准研究DFT的原型钙钛矿钛酸钡$_{3}$（BTO）。这表明，没有DFT近似可以同时再现BTO的能量，结构和电子密度。选择DFT近似的传统协议是经验性的，并且不能检测到这个缺点。结合两种不同的非经验DFT方案“SCAN”和“HSE06”的方法能够准确地整体描述BTO。因此，组合DFT方法应被视为模拟氧化物钙钛矿的标准方法的有前途的替代方案。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electronic Properties of Various Graphene Quantum Dot Structures: an Ab Initio Study
采用密度泛函理论（DFT）和热DFT（thDFT）计算来评估各种石墨烯量子点（GQD）的能量能带结构、带隙和总能量。DFT计算使用交换相关泛函和范数守恒赝势的局域密度近似进行。我们考虑三角形和六边形的GQD与锯齿形和扶手椅边缘和1-3 nm的尺寸与数百个原子。模拟结果表明，这些量子点都是具有平坦能带结构的直接带隙半导体，适合于电子学和光电子学应用。对A和B亚晶格对称性被破坏的GQD的分析显示出退化的零能壳。使用thDFT计算进行的温度高达1400 K，我们评估的GQD的带隙和总能量的温度依赖性通过熵项和电子动能。结果表明，基态DFT计算是有效的确定GQD的电子性质，直到室温。此外，我们调整紧束缚模型的半经验参数的DFT结果在小GQD，以减少计算成本的大GQD，其中包含多达数千个原子的电子结构计算。
2021-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Insights into the magnetocaloric effect of Gadolinium: A DFT Exploration of Structural, Electronic, and Magnetic Features in Bulk and Film configurations
本研究采用DFT计算探索钆块体与薄膜构型的结构、电子和磁性特性，深入揭示其磁卡效应的物理机制，为磁制冷技术应用提供见解。
2024-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of LaNiO$_{2}$ and CaCuO$_{2}$ from self consistent vertex corrected GW approach
用三种自洽GW方法（scGW，sc（GW+Vertex），准粒子自洽GW）研究了镍酸盐（LaNiO $_{2}$）和铜酸盐（CaCuO $_{2}$）的电子结构.在我们的研究中获得的低能量功能在许多方面类似于以前的DFT+DMFT研究中报道的功能。与DFT+DMFT的结论一致，我们发现LaNiO $_{2}$比CaCuO $_{2}$更相关。然而，包括在我们的研究中的相关效应改变的DFT费米面附近的$Γ$点不同于它在DMFT研究中报道。在我们的计算中，离费米能级几个电子伏的特征比DFT+DMFT更宽，这反映了DFT和GW方法之间的差异。我们的结果与以前的G0W0结果在定性上是一致的，但自洽性带来了定量上的差异。一般来说，相关效应被发现是足够弱的，在这两种材料，这使得人们可以使用完全从头计算的图解方法，如SC（GW+顶点），并避免与可调参数的方法（DFT+U或DFT+DMFT）。然而，不能完全排除在低能量下存在一些不能用微扰方法捕获的强关联的可能性。例如，费米面的差异应该得到解决：实验研究是必要的。
2021-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Decoding the Electronic and Structural Fingerprints of Single-Atom Catalysts via DFT-Assisted XANES Analysis
Palacký University Olomouc（帕拉茨基大学奥洛穆茨分校）；VŠB – Technical University of Ostrava（俄斯特拉发理工大学）
本文通过DFT辅助XANES分析，揭示了铜单原子催化剂的氧化态、配位几何和水合环境，建立了XANES特征与催化剂电子和结构特性之间的联系，推动了原子级催化剂的设计。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Directional Dependence of the Electronic and Transport Properties of 2D Monolayer Orthorhombic Diboron Dinitride (o-B2N2): DFT coupled with NEGF Study
二维纳米材料的结构和电子性质的调控为电子器件应用提供了新的研究范式。在这项工作中，第一性原理密度泛函理论为基础的方法被用来调查的结构，电子和输运性质的正交二硼二氮化物为基础的多晶型。有趣的是，与绝缘体和各向同性的六方氮化硼相比，它描绘了具有稳健的各向异性行为的低带隙半导体性质。我们还可以通过外部面内机械应变来调整半导体B2N2基结构的结构和电子性质。此外，通过采用Landauer Buttiker方法，电子传输函数和电流计算揭示了基于二硼二氮化物的多晶型物显示出稳健的量子输运性质的方向依赖性各向异性。我们已经证明了方向依赖性的电流在两个垂直的方向，我们已经观察到的电流比约61.75在0.8 V.所有这些发现，如方向依赖性各向异性的传输函数，电流电压特性，和带隙调谐，表明这种基于B2N2的单层的适用性可以是有前途的未来电子器件的应用。
2021-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functional calculations of electronic structure and carrier densities in rare-earth monopnictides
采用密度泛函理论（DFT）方法，采用Heyd，Scuseria，和Ernzerhof（HSE 06）筛选的杂化泛函，计算了稀土磷属元素的结构参数和电子结构.我们着重于RE-V化合物，其中RE=La，Gd，Er，Lu，V=As，Sb，Bi，并分析了自旋轨道耦合和在投影缀加波方法中将RE 4 $f$电子作为价电子处理的影响。HSE 06计算的结果与DFT内的广义梯度近似（DFT-GGA）和其他以前的计算进行了比较。我们发现所有这些RE-V化合物都是半金属，在$X$点有电子袋，在$Γ$点有空穴袋。而在DFT-GGA的载流子密度显着高估，使用HSE 06计算的载流子密度是在良好的协议与现有的实验数据。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, and transport properties of alkali metal oxides (Cs2O): A DFT study
本文利用DFT结合GGA、LDA和GGA-mBJ方法研究Cs2O的电子、光学及热电性质，发现其为间接带隙p型半导体，并具有热电材料潜力。
2024-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Finite-size correction in many-body electronic structure calculations of magnetic systems
我们扩展了由Kwee，Zhang和Krakauer开发的后处理有限尺寸（FS）校正方法[Phys. Rev. Lett. 100，126404（2008）]，以自旋极化系统。该方法通过改进的密度泛函理论（DFT）计算来估计扩展系统的多体电子结构计算中的FS效应，而不必重复昂贵的多体模拟。在局域密度近似下，我们构造了自旋非极化和全极化系统的统一的FS DFT交换关联泛函。然后将结果内插到任意自旋极化。讨论了DFT中其它泛函形式的推广。这种FS校正方法的几个典型的磁系统具有不同的超晶胞尺寸的应用程序表明，它始终消除了大部分的FS错误，导致快速收敛的多体结果的无限大的尺寸限制。
2011-08-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Study of the structural and electronic properties of the Heusler Co2FeGe alloy by DFT approach
本研究基于DFT方法与AKAI-KKR程序在GGA近似下分析了Heusler Co2FeGe合金，发现其具有磁性与金属性，磁性主要源于Co和Fe原子，是自旋电子学应用的有力候选材料。
2025-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Hartree-Fock Pseudopotential on the First-principles Electronic Structure
密度泛函理论（DFT）在处理元素的定域态时会遇到严重的困难，例如具有占据d态的过渡金属和氧。相比之下，Hartree-Fock（HF）方法可以更好地处理这种局域态。在这里，我们开发HF赝势一起使用的DFT固体。计算成本与标准DFT相当。对一系列具有不同物理性质的II-VI、III-V和IV族半导体的计算表明，含有d电子的系统的带隙明显改善，从而指出了电子理论的新方向。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and phase stability of oxide semiconductors: Performance of dielectric-dependent hybrid functional DFT, benchmarked against $GW$ band structure calculations and experiments
我们调查的带隙，平衡结构，和相稳定性的几个大块多晶型的宽禁带氧化物半导体ZnO，TiO 2，ZrO 2，和WO 3。我们特别关注的是评估混合泛函的性能与Hartree-Fock精确交换的分数从计算的材料的电子介电常数获得。我们提供了比较标准的密度泛函理论和GW方法。我们最后分析了TiO 2到Ti 2 O3的化学还原，涉及氧化物化学计量的变化。我们表明，介电依赖的混合功能一般是良好的再现基态（晶格常数，相稳定性序列，和反应能）和激发态（光电子能隙）的属性在一个单一的，完全从头算框架。
2015-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Graphene layer on Rh(111): combined DFT, STM, and NC-AFM studies
扫描探针方法（隧道和力显微镜，STM和AFM）的同时组合是一种独特的方式来获得有关所研究表面的晶体学和电子结构的信息。在这里，我们应用这些方法伴随着最先进的密度泛函理论（DFT）计算，以阐明强波纹石墨烯/Rh（111）系统的结构和电子性质。原子分辨图像的STM和AFM模式，并与DFT的结果显示良好的理论和实验之间的协议。
2015-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and mechanical properties of Nitrogen doped (6,1) single walled carbon nanotube (SWCNT)from first-principles DFT and Molecular Dynamics approach
本文采用第一性原理和分子动力学模拟方法对氮掺杂的（6，1）单壁碳纳米管的电子和力学性质进行了研究。沿Z字形（zz）和扶手椅（ac）方向对SWCNT进行示意性N掺杂。扶手椅掺杂被认为是平行于管轴，而锯齿形是沿着垂直于管轴的横截面。在掺杂模式（zz和ac）中，我们观察到偶数N掺杂和奇数N掺杂的电子性质的变化。为了研究力学性能，我们采用从头算MD模拟。我们报告的拉伸响应的管上的掺杂剂浓度和掺杂图案的依赖性。单一N-掺杂的系统显示出增强的拉伸应力相比，原始的单壁碳纳米管的55%。而所有N掺杂体系的杨氏模量的变化几乎不变。
2021-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Band splitting in bilayer stanene electronic structure scrutinized via first principle DFT calculations
最近的工作，锡烯作为量子自旋霍尔绝缘体，我们研究双层锡烯使用第一性原理计算。目的是通过调节双层膜的堆积顺序（和角度）来改善和开发新的性能。这种层的堆叠已经被证明是用于调节单层材料的性质的技术。在这里，我们设计了具有不同堆叠角度以及AA和AB配置的多个双层系统。相反，观察到由于自旋轨道耦合（SOC）的带隙的改善，我们见证了由于SOC的带的分裂，堆叠的MoS2片的特征行为。带的这种分裂产生不同的、独立的和独特的自旋向上和自旋向下通道，表现出谷依赖的自旋极化。另外，作为堆叠MoS2系统的对比，我们注意到在我们的系统中堆叠角度和顺序确实影响电子态。
2019-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Accurate electronic properties and intercalation voltages of olivine-type Li-ion cathode materials from extended Hubbard functionals
锂离子电池新型阴极材料的设计将极大地受益于对含有过渡金属元素的化合物的结构、电子和磁性以及嵌入电压的准确的第一性原理预测。对于这样的系统，密度泛函理论（DFT）与标准的（半）本地交换相关泛函是有限的使用，因为它经常失败，由于强自相互作用的错误，特别是在部分填充的$d$壳。在这里，我们使用四种电子结构方法：DFT、DFT+ $U$、DFT+ $U$ + $V$和HSE 06，对磷橄榄石阴极材料Li $_x$ MnPO $_4$、Li $_x$ FePO $_4$和混合过渡金属Li $_x$ Mn $_{1/2}$ Fe $_{1/2}$ PO $_4$（$x=0, 1/4, 1/2, 3/4, 1$）进行详细的比较研究。我们发现，DFT+ $U$ + $V$，现场$U$和intersite $V$哈伯德参数确定从第一原理和自洽的结构参数，通过密度泛函微扰理论（线性响应），提供了最准确的描述这些具有挑战性的化合物的电子结构。特别是，我们表明，DFT+ $U$ + $V$显示非常清楚的“数字”的过渡金属离子在所有化合物中的氧化态的变化，包括在中间锂浓度发生的混合价相，导致电压与实验显着一致。我们发现，列入站点间哈伯德相互作用是必不可少的热力学量的准确预测，平衡驱动器的本地化诱导的现场$U$与站点间$V$轨道杂交。
2022-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural and electronic properties of V2O5 and their tuning by doping with 3d elements - Modelling with DFT+U method and dispersion correction
碱性离子电池的新电极材料是一个及时的话题。在众多的正极材料中，V_2O_5是最受关注的正极材料之一。虽然具有非常高的理论容量，但在实践中，其性能受到低稳定性和差导电性的阻碍。关于V2 O 5的理论描述，普通的DFT-GGA计算不能再现电子和晶体结构。当带隙被低估时，层间距被高估，因为弱色散相互作用在GGA中没有被正确描述。在这里，我们表明，DFT+U方法和半经验D2校正的组合可以弥补GGA近似的缺点，当涉及到V2 O 5的建模。与常规PBE计算相比，PBE+U+D2计算在计算量略有增加的情况下，完全再现了V2 O 5的实验禁带，而晶格参数的误差仅为百分之几。采用所提出的PBE+U+D2方法，我们研究了3d元素（从Sc到Zn）掺杂的V2 O 5。我们发现，结构和电子参数的掺杂的影响。最重要的是，掺杂后电导率有望显著增加，这对于V2 O 5在金属离子电池中的应用非常重要。
2018-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic, electronic, and bonding properties of intermetallic Nb3Pt and Nb3Os compounds: a DFT study
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，对A-15 Nb基金属间化合物Nb 3B（B = Pt，Os）的结构、弹性、电子和成键性质进行了理论研究.优化的电池参数被发现是在良好的协议与现有的实验和理论结果。计算了化合物的零温零压弹性常数，研究了化合物的各向异性行为。这两种化合物都具有机械稳定性和延展性。首次导出了Pugh比、Cauchy压力、切削性能指数等弹性参数。与Nb 3 Pt相比，预期Nb 3 O 5具有良好的润滑性能。研究了自旋-轨道耦合（SOC）前后的电子能带结构和能量密度。两种化合物的能带结构都是自旋对称的。电子能带结构和态密度表明，这两种化合物都是金属性的，其导电性主要来源于Nb的4d态。首次研究了费米面特征。Nb_3B的费米面包含空穴和电子的变化，因为一个取代Pt与Os。电子电荷密度分布表明，Nb_3Pt和Nb_3Os都有离子和共价键的混合物。用Mulliken键布居分析解释了这些化合物中原子间的电荷转移。
2017-06-11 cond-mat.mtrl-sci
