Atomistic Green's Function Method supported by ab initio Calculations : Application to phonon transport in ZnO and ZnS
我们提出了一种方法来计算弹道声子输运，结合原子格林函数（AGF）方法与从头算结果。对于原子间相互作用势，我们使用谐波方法。用基于密度泛函理论的ABINIT程序包计算了原子的平衡位置和原子间力常数。因此，所提出的方法是无参数的。从系统的格林函数，我们确定态密度以及传输函数。在线性响应范围内获得热导率。我们将这种方法应用于体ZnO和体ZnS。给出了每种材料在不同输运方向上的传输函数。透射函数的比较表明，ZnO/ZnS界面可能是一个有前途的声子阻滞剂。因此，在ZnO或ZnS基热电器件中添加这样的界面可以增加品质因数。
2011-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revisiting ab-initio excited state forces from many-body Green's function formalism: approximations and benchmark
University of California, Merced（加州大学默塞德分校）
本文基于GW/BSE和DFPT计算，重新审视激发态力方法，修正了Ismail-Beigi和Louie的实现问题，并改进了电子-声子系数近似，用于研究材料中分子的激子-声子相互作用。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Efficient partitioning of surface Green's function: toward ab initio contact resistance study
在这项工作中，我们提出了一个有效的第一性原理量子输运模拟计算方案，以评估开边界条件。它的分区区别于传统的方法，接触自能矩阵构建在较小的构建块，主层（PL），而传统上它被限制为具有相同的横向尺寸的相邻原子在沟道区。在这里，我们得到的散装电极的性质，通过非平衡格林函数（NEGF）的方法，显着提高计算效率，而不牺牲结果的准确性。为了验证所提出的方法的优点，我们研究了硅纳米线器件连接到体金属接触的接触电阻的载流子密度依赖性。
2020-12-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Conduction eigenchannels of atomic-sized contacts: Ab initio KKR Green's function formalism
我们开发了一个形式主义的原子大小的接触的传导本征通道的第一性原理的评估。将KKR格林函数方法与Kubo线性响应理论相结合。传输矩阵的本征值问题的解决方案被证明是相同的本征信道由Landauer和B{ü}ttiker介绍。通过对Cu、Pd、Ni和Co单原子接触的弹道电子输运的研究，介绍了该方法的应用。我们详细展示了如何本征通道分类系统的对称群的不可约表示，以及轨道的贡献时，渠道波函数投影在接触原子。
2007-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Estimates of crystalline LiF thermal conductivity at high temperature and pressure by a Green-Kubo method
由于LiF独特的光学性质，它经常被用作高温和高压实验中的观测窗口;因此，对其传输特性的估计对于解释观测是必要的。由于在适当的条件下直接测量LiF的热导率是困难的，我们诉诸分子模拟方法。利用Belonoshko等人（2000）的经验势和从头算声子态密度，用Green-Kubo方法计算了LiF在高温（1000- 4000 K）和高压（100-400 GPa）下的热导率。我们还比较这些估计直接从从头算数据。为了确定正确的相位LiF在这些极端条件下，我们计算（相对）相稳定性的B1和B2结构使用准谐波从头算模型的自由能。我们还估计LiF在单轴加载状态下的热导率，该状态模拟了高应力斜坡加载实验中压缩的初始阶段，并显示了由于变形引起的电导率的各向异性程度。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of thermal conductivities in crystals
导热系数的计算需要知道晶体的非谐性质。为此，应用非微扰非谐理论，该理论不利用原子位移上的势能展开，而是对具有特定位移的原子的原子图案进行Hellmann-Feynman力的从头计算，以重建非谐声子频率和群速度。参见[K.Parlinski，Phys.Rev. B 98，054305（2018），]用于热导率的Green-Kubo方程需要知道上述量和声子弛豫时间，其与用声子消隐和创建玻色算子表示的4阶声子关联函数相关。在非简谐理论的现行表述中，弛豫时间可以用解析式导出。将格林-久保公式成功地应用于硅的热导率计算，并分别计算了与声子波和弹性波有关的热导率。
2023-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Efficient ab initio many-body calculations based on sparse modeling of Matsubara Green's function
本课堂讲稿回顾了最近提出的基于格林函数数据压缩的有效从头计算多体计算的稀疏建模方法。稀疏建模技术是基于一个紧凑的正交基，一个中间表示（IR）的基础上，时间和松原格林函数。基于IR基的稀疏采样方法可以有效地求解图解方程。我们描述了IR基的基本性质，稀疏采样方法及其在基于GW近似和Migdal-Eliashberg理论的从头计算中的应用。我们还描述了一个数值库的IR基础和稀疏采样方法，稀疏IR，并提供其示例代码。这份课堂讲稿是在日文评论文章的基础上做了重大修改[H. Shinaoka等人，Solid State Physics 56（6），301（2021）]。
2022-08-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Ab initio calculations of longitudinal electrical conductivity using a Wannier-based coherent potential approximation
本文提出基于Wannier-CPA的无序合金纵向电导率计算方法，结合Kubo-Greenwood公式与数值解析延拓，在Ag-Pd合金中验证了其与KKR-CPA结果的一致性。
2024-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Origin of unexpected large Seebeck effect in SrTiO3: nonperturbative polaron study from ab initio cumulant expansion
SrTiO_3（STO）中实验上未预料到的大Seebeck系数不能用传统的电子-声子耦合Bloch-Boltzmann输运微扰计算理论再现，表明STO中费米液体图像的失效和极化子态的不合理处理.从多体相互作用图象出发，用延迟格林函数的累积展开方法可以精确地描述极化子态。利用Kubo-Greenwood方法，我们发现神秘的Seebeck系数可以用极化子和费米液体的组合来描述。两种准粒子的共存归因于t2 g轨道的多带性质。极化子是由电子有效质量较大的极化子形成的，而有效质量较小的极化子则被重整化为费米液体准粒子。我们的方法为从第一性原理出发研究强电子-声子耦合对输运性质的影响提供了一种实用的方法。
2018-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio molecular dynamics modelling of organic crystal electro-optical properties
对有机晶体4-N，N-二甲氨基-4 '-N'-甲基-芪对甲苯磺酸盐（DAST）和4-N，N-二甲氨基-4 '-N'-甲基芪2，4，6-三甲基苯磺酸盐（DSTMS）进行了分子动力学计算。研究了结构的振动模式，以检查有机晶体对其太赫兹产生能力的单个单元格声子贡献。线性光学性能也计算了分子动力学结构的快照通过Green-Kubo关系，并与实验传输。
2021-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio calculation of band gap renormalization in highly excited GaAs
我们提出了晶体GaAs中强电子激发（~ 10%的价电子被激发到导带）的情况下的从头计算准粒子自能，与高强度超短脉冲激光实验相关。计算使用的GW近似的Keldysh格林函数方法的基础上的平衡泛化。我们的研究结果表明，虽然带隙是一个敏感的函数的量的激发，它是不可能的诱导完全带隙关闭在这个系统中，通过纯电子手段。
2004-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Enabling Ab-Initio Molecular Dynamics under Bias: The CP2K+SMEAGOL Interface for Integrating Density Functional Theory and Non-Equilibrium Green Functions
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Lincoln（林肯大学）
本文提出CP2K与SMEAGOL的新接口，实现DFT-NEGF下的电流诱导力，并验证于多种系统，首次实现大规模凝聚相系统在偏压下的分子动力学模拟。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio Green's function formalism for band structures
本文从Hartree-Fock近似出发，利用格林函数方法，导出了晶体能带结构的从头算理论。它是基于自能的代数图解构造方案，该方案是为晶体轨道制定的（CO-ADC）。在这种方法中，格林函数的极点是通过求解一个合适的厄米特本征值问题来确定的。该方法不仅适用于外价带和导带，而且对于强电子关联有效的内价带也是稳定的。该方案的关键是在将其转换为晶体动量表示之前，根据Wannier轨道来评估自能。利用电子关联主要是局部的这一事实，可以通过适当的构型选择方案来截断晶格求和。这产生平坦的配置空间;即，对于大系统，其尺寸仅与每单位晶胞的原子数成线性比例，并且在某些条件下，确定能带结构的计算工作量也成线性比例。作为新形式主义的第一个应用，氟化锂晶体已被选定。研究了一种最小基组描述方法，得到了F2 p复合物的基本带隙和价带宽度，并与已有的理论和实验结果进行了比较.
2005-11-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Superior thermal conductivity and extremely high mechanical strength in polyethylene chains from {\it ab initio} calculation
通过进行{ \it ab initio}计算和应用量子力学非平衡格林函数方法，预测了聚乙烯链的热导率和机械强度的上限。特别是，我们的计算有两个主要发现：（1）。在室温下，100 nm聚乙烯链的热导率可以达到310 W/K/m的高值;（2）.聚乙烯链中的杨氏模量高达374.5 GPa，并且聚乙烯链在经历结构相变为气态乙烯之前可以承受$32.85% \pm 0.05%$（极限）应变。
2013-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculation of optical absorption in semiconductors: A density-matrix description
我们展示了如何在第一性原理密度矩阵描述中描述半导体和半导体纳米结构中的库仑重整化效应和介电屏蔽。这些动态变量和近似方案所需的介质屏蔽的适当描述确定。结果表明，在随机相位近似的直接库仑相互作用成为屏蔽，与静态屏蔽是一个很好的近似，而电子-空穴交换相互作用保持未屏蔽。我们的结果与相应的GW近似和Bethe-Salpeter方程格林函数分析所获得的结果的差异和相似之处进行了讨论。
2001-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of transport properties in defected carbon nanotubes: an O(N) approach
结合从头算模拟和线性标度格林函数技术被用来分析长（高达一微米）的碳纳米管与现实的混乱的输运性质。利用局域轨道第一性原理Fireball程序，分析了单壁扶手椅型碳纳米管的能量学和单缺陷（单空位和双空位）对电子和输运性质的影响.高效的O（N）格林函数技术框架内的Landauer-Buttiker形式主义允许统计研究的纳米管电导平均超过一个大样本的缺陷管，从而提取的纳米管本地化长度。零和室温的情况下，解决。
2008-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin wave stiffness and exchange stiffness of doped permalloy via ab-initio calculation
采用KKR格林函数方法，通过从头计算研究了掺杂对坡莫合金（Py）自旋波刚度和交换刚度的影响.通过考虑不同性质的各种类型的掺杂剂（V、Gd和Pt），我们能够得出一般性的结论。为了描述刚度随掺杂的趋势，足以说明最近邻之间的交换耦合。杂质的极化率不是影响自旋波刚度的重要因素。相反，决定性的因素是杂质和主机状态之间的杂交所反映的布洛赫光谱函数的变化。我们的理论结果与以前的实验结果吻合得很好。
2019-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio analysis of electron-phonon coupling in molecular devices
我们报道了在外加偏压和电流作用下分子器件中电子-声子耦合的第一性原理分析。我们的理论和计算框架的基础上进行密度泛函理论内的Keldysh非平衡格林函数形式主义。我们分析了哪些分子振动模式是最相关的电荷输运在非平衡条件下。对于由两个引线连接的1，4-苯二硫醇分子的分子隧道结，发现振动的低阶模是最重要的。作为偏置电压的函数，电子-声子耦合强度可以急剧变化，而振动光谱在百分之几的水平上变化。
2005-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculations of exchange interactions, spin-wave stiffness constants, and Curie temperatures of Fe, Co, and Ni
我们已经计算了海森堡交换参数bcc-Fe，fcc-Co，和fcc-Ni使用标量相对论自旋极化格林函数技术的紧束缚线性muffin-tin轨道方法，并通过采用磁力定理来计算与磁化方向的局部旋转相关的总能量变化。我们还确定了自旋波刚度常数，并发现了色散曲线的金属问题采用傅立叶变换计算海森堡交换参数。居里温度的计算都在平均场近似和格林函数无规相位近似。后者的结果被认为是在一个更好的协议与现有的实验数据。
2001-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A New Phosphorus Allotrope with Direct Band Gap and High Mobility
基于从头算演化晶体结构搜索计算，我们报道了一种新的磷相--绿磷（λ-P），它的直接带隙为0.7 ~ 2.4eV，具有很强的光学和输运各向异性。自由能计算表明，一个单层的形式，称为绿色磷烯，是在能量上比蓝色磷烯更稳定，从黑色到绿色磷烯的相变可以发生在87 K以上的温度。由于其弯曲结构，绿色磷烯可以在波纹状金属表面而不是清洁表面上合成。
2017-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio estimate of temperature dependence of electrical conductivity in a model amorphous material: hydrogenated amorphous silicon
我们提出了一个从头计算的直流电导率的非晶硅和氢化非晶硅。Kubo-Greenwood公式被用来获得直流电导率，通过热平均超过扩展的动态模拟。它的应用无序固体进行了讨论。电导率计算了一个很宽的温度范围内，掺杂是探索在一个天真的方式，通过移动费米能级。我们观察到了Meyer-Neldel电导率规则，其中E_MNR = 0.06 eV，a-Si：H的电阻温度系数为电阻温度系数TCR ~ -2.0% K^-1。在一般情况下，实验趋势再现这些计算，这表明在其他无序系统的载流子输运建模的方法可能的效用。
2007-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Real Space Green's Function Approach to RIXS
基于实空间多重散射格林函数和准玻色子模型哈密顿量，提出了核价共振非弹性X射线散射（RIXS）的从头算理论。简化的假设，导致RIXS光谱的近似在一个有效的X射线吸收信号与X射线发射信号的卷积方面。附加的许多身体校正被合并在一个有效的能量依赖的光谱功能。RIXS的计算实例与实验数据定性一致。我们的方法也产生了模拟的寿命展宽抑制XAS，在高能分辨荧光检测实验（HERFD）中观察到。最后，我们的方法可能的改进进行了简要讨论。
2011-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculations of mean free paths and stopping powers
本文提出了一种用第一性原理计算方法计算宽能区凝聚态非弹性平均自由程和阻止本领的方法。该方法是基于{ \it从头计算}的介电函数在长波长的限制，使用一个真实的空间格林函数形式主义，连同扩展到有限的动量转移。从这些结果中，我们得到的损失函数和相关的量，如光学振子强度和平均激发能。从多极点表示的介电函数，然后我们得到的电子自能和非弹性平均自由程（IMFP）。最后，使用我们计算的介电函数和Fernán-Varea { \it et al}的光学数据模型，我们获得了碰撞阻止能力（CSP）和穿透范围。结果与半经验方法和实验是一致的。
2006-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Non-perturbative $ab$ $initio$ approach for calculating the electrical conductivity of a liquid metal
提出了一种非微扰的$ab$ $initio$方法来计算液态金属的电导率。我们的方法是基于Kubo公式和电子-声子耦合（EPC）理论，不同于传统的经验方法的基础上Kubo-Greenwood公式，充分考虑了电子和运动离子之间的耦合的影响。我们表明，在高温下的电导率是由EPC参数$λ_{\mathrm{tr}}$，这可以推断，非微扰，从相关的离子诱导的电子散射矩阵。后者可以在分子动力学模拟中评估。基于密度泛函理论和赝势方法，我们实现了一个$ab$ $initio$的方式。我们将其应用于液体钠，并获得与实验符合良好的结果。这种方法是有效的，并基于严格的理论，适用于一般的金属液体系统。
2022-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Local force method for the ab initio tight-binding model with spin-dependent hopping
为了从第一性原理出发估算金属磁体的居里温度，我们发展了一种适用于自旋密度泛函理论中自旋相关跳跃的紧束缚模型的局域力方法.虽然自旋相关的跳跃是至关重要的自洽映射到有效的自旋模型，在传统的格林函数方案处理这样的非本地条款的数值成本是非常昂贵的。在这里，我们提出了一种基于核多项式方法（KPM），这使得计算效率显着的形式主义。我们进行了基准计算的bcc-Fe，fcc-Co，和fcc-Ni，并发现磁非本地条款的影响是特别突出的bcc-Fe。我们还提出了几个局部近似的磁非局部项，我们可以应用格林函数的方法，并通过利用格林函数的中间表示进一步降低数值成本。通过比较KPM和局部方法的结果，我们讨论了哪种局部方法最成功。我们的方法提供了一种有效的方法来估计具有复杂自旋组态的金属磁体的居里温度。
2020-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Relativistic full-potential multiple scattering theory: An ab initio method and its applications
格林函数在Kohn-Korringa-Rostocker（KKR）多重散射方法中起着至关重要的作用。在实践中，它是从当地的Kohn-Sham方程的规则和不规则的解决方案和强大的方法存在的球形潜力。然而，当应用于非球形势时，不规则解的数值误差会导致小半径处电荷密度的病态行为。在这里，我们提出了一个相对论KKR方法的全势实现执行\textit{ab initio}自洽计算直接求解狄拉克微分方程。在有效的极点搜索技术的帮助下，原点周围的病变被完全消除。这种方法被用来研究钋的晶体结构和它们的体性质。贵金属也被计算，既作为我们的方法的测试，并研究相对论效应。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of transport properties of metal-C60-metal junctions
采用密度泛函理论（DFT）方法，在Keldysh非平衡格林函数（NEGF）框架下，从第一性原理出发，研究了Au-C_（60）-Au分子结的量子输运性质.我们简要回顾了NEGF-DFT形式主义，并提出了我们的一些数据。我们发现，在小的电极间距（9- 1 - 3埃），Au-C_（60）-Au结表现出金属行为，在线性区域（偏压V < 0.3伏）电导G ~ 2 e ^{2}/h和电流I ~ 1-3微安。其物理机制是通过自由C60的最低未占分子轨道（LUMO）产生的部分占据态的共振隧穿。我们还发现，电荷从Au电极到C60分子的转移可以通过栅极电位来控制。
2003-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of tight-binding and ab initio electronic structure calculations focused on magnetic anisotropy in ordered CoPt alloy
采用一个包含磁性和自旋轨道耦合的经验多轨道紧束缚模型计算了CoPt L10结构的磁各向异性能。一个现实的Slater-Koster参数化单元素过渡金属适用于有序的二元合金。自旋磁矩和态密度的计算使用全势线性缀加平面波（LAPW）从头计算方法和我们的TB程序与不同的变量的原子间参数。该数据的详细相互比较允许确定复合TB参数的子集，其调整改善了TB和LAPW结果的一致性。MAE计算作为带填充的函数，使用改进的参数是广泛的协议与从头计算数据的所有价态和定量协议与从头计算和实验数据的自然带填充。我们的工作提供了一个实际的基础，进一步研究相对论磁输运各向异性通过本地格林函数形式主义，这是直接兼容我们的TB方法。
2013-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio structure and dynamics of supercritical CO2
绿色技术依赖于绿色溶剂和流体。其中，超临界CO2已经发现了许多重要的应用。对这种超临界流体的动力学和结构的分子水平理解是合理设计未来绿色技术的先决条件。不幸的是，常用的Kohn-Sham DFT计算要求太高，无法在合理的时间内以合理的计算工作量产生有意义的收敛动力学。由于子系统DFT，我们通过考虑不同大小的模拟单元（单元中多达256个独立分子）和运行100 ps长轨迹的有限时间效应来分析有限尺寸效应。我们发现，模拟是合理的和半定量的协议与现有的中子衍射实验，而不是气相中，流体中的CO2分子弯曲的平均OCO角为175.8度。我们的模拟也证实了二聚体的T形是最普遍的配置。我们的研究结果进一步加强了这种流体的实验模拟协议时，比较径向分布函数和扩散系数，确认子系统DFT作为一个可行的工具建模的结构和动力学的凝聚相系统。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Transport properties of doped permalloy via ab-initio calculations: effect of the host disorder
通过从头计算研究了V、Co、Pt和Au掺杂坡莫合金的输运性质。Kubo-Bastin公式在完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker格林函数形式主义内进行评估。有限温度效应的合金类比模型的装置进行处理。它示出的事实，即主机是无序的，而不是结晶有一个深刻的影响，如何导电性特征的异常霍尔效应和自旋霍尔效应取决于掺杂剂浓度。强调了表征电荷和自旋输运的量之间的几种关系。纵向电荷电导率随掺杂浓度的增加而降低，其变化顺序为Co-Au-Pt-V。发现掺杂浓度对反常霍尔和自旋霍尔电导率的影响是非单调的。引入有限温度会显著改变整体趋势。理论结果与现有的实验数据进行了比较。
2020-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin-filtering and Disorder Induced Giant Magnetoresistance in Carbon Nanotubes: Ab Initio Calculations
氮掺杂的碳纳米管可以在卟啉类缺陷上提供反应位点。众所周知，许多卟啉化合物中含有过渡金属原子，我们探索了氮掺杂碳纳米管中过渡金属原子与卟啉类缺陷的键合。用密度泛函理论和递归格林函数方法分析了体系的电子结构和输运性质。结果确定血红素B样缺陷（铁原子键合到四个氮）是最稳定的，并且对于单个缺陷具有更高的极化电流。在几百纳米长的纳米管中随机定位的血红素B缺陷的情况下，极化达到接近100%，这意味着有效的自旋过滤器。在这些长纳米管中还观察到无序感生的磁电阻效应，用非磁性电极计算的值高达20000%。
2011-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of Band Structure Using Local Sampling and Green's Functions
基于格林函数理论和局域采样，提出了一种计算能带结构的新方法。薛定谔方程的哈密顿量中的势能近似于一系列采样的狄拉克δ函数，并通过适当的因子进行加权。这些因素是从晶格中原子势的多极展开中找到的，并考虑了屏蔽等效应。然后应用傅里叶变换描述倒易空间中的波函数。采样在整个空间中可以是均匀的或不均匀的;但是速率和间隔优化是必不可少的。分别对硅、锗和石墨烯片进行了理论计算，并将计算结果与从头算非局域赝势（AINLPS）方法进行了比较。同样对于硅，采用无轨道密度泛函理论（OF-DFT）中使用的赝势作为合适的采样源。分析了色散公式的相位变化，引入了自适应参数以改善与从头算结果的兼容性。在实空间中使用低阶截断的局部分析，减少了执行时间，同时给出了可接受的结果。
2010-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Assessing different approaches to ab initio calculations of spin wave stiffness
在过去由不同的小组对元素Fe和Ni的自旋波刚度常数$D$进行的从头计算已经导致了具有50- 100%的相当大的范围的值。我们目前的结果的刚度常数$D$的Fe，Ni，和坡莫合金Fe $_{0.19}$ Ni $_{0.81}$，通过三种不同的方法获得：（i）通过寻找二次项系数的自旋波能量色散的功率扩展，（ii）通过阻尼实空间加权交换耦合常数的总和，和（iii）通过整合在倒易空间中的适当的表达式。所有的方法都是通过相同的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）格林函数形式主义。我们证明，如果适当收敛，所有程序产生可比的值，与5- 10%的不确定性剩余。通过仔细分析各种技术参数的影响，我们估计的误差幅度的刚度常数评估不同的方法和建议的程序，以尽量减少风险得到不正确的结果。
2020-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculations of spin tunneling through an indirect barrier
本文采用完全相对论性的格林函数方法研究了自旋相关的GaAs/AlAs/GaAs异质结沿[100]方向的隧穿。该方法基于线性Muffin Tin轨道，并且在局域密度近似（LDA）中在密度泛函理论（DFT）内。我们发现我们的{ \it ab-initio}计算结果与我们以前的经验紧束缚模型[Phys. Rev. { \bf B}，075313（2006）]的预测吻合得很好。此外，我们显示的$k_{||}$依赖的自旋极化，我们以前没有包括在模型中。{ \it ab-initio}计算表明，由于带的非抛物线性，透射率和自旋极化具有很强的$k_{||}$依赖性。在$k_{||}$ = 0.03 $2π/a$时，发现8个AlAs单层势垒的自旋极化率为25- 50%的大窗口.我们的计算清楚地表明，具有显着的自旋极化的能量窗口的外观主要取决于传输共振和相应的零点的位置，而不是在势垒中的自旋分裂的大小。
2009-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Green's function for crystals containing a planar interface
灵活的边界条件方法耦合一个孤立的缺陷，通过体晶格格林函数的谐波响应介质，在界面的情况下，界面晶格格林函数。我们提出了一种方法来计算任意原子相互作用的平面界面的晶格格林函数，适合于线缺陷/界面相互作用的研究。界面耦合到两个不同的半无限体区域，和格林函数的界面界面，体界面和体体相互作用分别计算。弹性双晶格林函数和体晶格格林函数给出了体区域之间的相互作用。我们利用部分傅里叶变换来处理平面内的周期性。部分傅立叶空间中的力常数矩阵的直接求逆提供了界面项。一般的方法不对原子相互作用或晶体取向作任何假设。采用柔性边界条件模拟了钛中螺旋位错与$(10\bar{1}2)$孪晶界的相互作用，并与传统的固定边界条件的结果进行了比较。灵活的边界条件给出了正确的核心结构，需要通过能量最小化来松弛的原子显著减少。这突出了灵活的边界条件方法的适用性，通过\textit{ab initio}方法模拟缺陷/界面相互作用。
2010-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio study of the electric transport in gold nanocontacts
采用基于格林函数嵌入技术的Kubo-Greenwood方程的实空间形式，结合完全相对论自旋极化的Korringa-Kohn-Rostoker方法，详细研究了两个Au（001）半无限系统之间原子尺度接触的电输运.经过仔细的数值测试的方法与不同的几何形状的Au纳米接触的电导计算。特别地，对于由Au原子的线性链形成的接触，获得接近1 $G_{0}$的电导。过渡金属杂质（Pd，Fe和Co）放置在一个特定的接触中心附近的各个位置的影响也进行了研究。我们发现，电导对磁性杂质的位置非常敏感，其发生相对变化的机制主要是由于杂质的少数$d$带在接触中心的类$s$态DOS中诱导共振线形。
2004-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Physical origin of satellite in photoemission of doped graphene: An ab-initio GW plus cumulant study
我们计算了悬浮和外延掺杂的石墨烯的光电子能谱使用从头算累积展开的格林函数的基础上GW的自能。我们的结果进行了比较实验和标准GW计算。对于碳化硅衬底上的掺杂石墨烯，我们发现，与早期的计算相反，GW的光谱函数仅不能再现实验卫星特性。然而，从头算GW加上累积量理论结合衬底筛选的准确描述，结果与实验吻合良好，但没有给出等离子体（即，没有满足戴森方程的额外的明确定义的激励）。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
From a local Green function to molecular charge transport
发展了一种基于局域轨道的从头计算方法来获得大非均质体系的格林函数。首先基于精确对角化引入了格林函数形式。然后从增量方案中构造自能量，使得该过程可行，同时获得对不同局部相关贡献的物理洞察。在朗道理论和宽带近似的框架下，利用格林函数计算了电子在分子结中的传输系数。该理论被应用到Meta和对二硫醇苯连接到金电极和各种相关的贡献进行了分析。
2005-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of thermodynamic, transport, and optical properties of CH$_2$ plastics
本工作包括从头计算的热力学，运输，和光学性能的塑料的有效组成CH $_2$在密度0.954 g/cm $^3$的温度范围从5 kK至100 kK。计算基于量子分子动力学、密度泛函理论和Kubo-Greenwood公式。静态电导率$σ(T)$的温度依赖性具有阶梯状形状：对于5 kK <= $T$ <= 10 kK，$σ(T)$快速增长，并且对于20 kK <= $T$ <= 60 kK几乎恒定。在电子态密度（DOS）研究的基础上进行了附加分析。$σ(T)$在5 kK<= $T$ <= 10 kK时的快速增长与电子能量等于化学势$ε= μ$时DOS的增加有关。动态电导率$σ_1(ω)$在5 kK时的频率依赖性具有明显的非Drude形状，峰值位于$ω\approx 10$ eV处。$σ_1(ω)$的这种行为可以用电子态密度的下降来解释。
2016-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Current rectification by simple molecular quantum dots: an ab-initio study
我们使用从头算非平衡格林函数方法计算了夹在两个不同长度的饱和（绝缘）分子基团（分子量子点）之间的共轭分子基团的分子的电流整流。特别地，我们研究了以萘为共轭中心基团的S-（CH_2）_m-C_（10）H_6-（CH_2）_n-S二硫醇。在m = 2和n = 10时观察到整流电流比约为35，这是由于通过最接近电极费米能级的分子轨道（MO）的共振隧穿（在本例中为最低的未占据MO）。整流受到其他导电轨道的干扰的限制，但可以通过例如向萘中加入吸电子基团来改善。
2003-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fermi surfaces, spin-mixing parameter, and colossal anisotropy of spin relaxation in transition metals from ab initio theory
用\emph{ab initio}计算了几种金属元素的费米面和Elliott-Yafet自旋混合参数。我们首先关注作为自旋量子化轴方向的函数的EYP的各向异性[Phys.~修订版~ Lett. \textbf{109}，236603（2012）]。我们详细分析了巨大的各向异性的起源$5d$六方晶系金属相比，$5d$立方金属的能带结构计算和讨论我们的结果对施加磁场的稳定性。我们进一步提出了轻（4 $d$和3 $d$）六方晶系的计算，我们发现一个巨大的EYP各向异性的增加，达到巨大的值大$6000\%$在六方晶系钛。我们将这些发现归因于自旋-轨道耦合强度的降低，这促进了费米表面的各向异性自旋翻转热环。为了进行这些调查，我们开发了一个适应四面体为基础的方法精确计算费米面的复杂形状和精确的费米面积分内的全势相对论Korringa-Kohn-Rostoker格林函数方法。
2016-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport Properties of Molecular Junctions built from Dithiol Polyenes
本文研究了一系列二硫醇多烯在分子结中的电荷传输行为。利用Landauer理论和零电压近似，从一个完全从头计算波函数为基础的程序计算插入分子的格林函数。在近似的相关空间的各种可能性进行了探索和定量评估。我们的结果表明，分子结的传输行为不是所用分子长度的单调函数。此外，我们还引入了一个合适的模型系统的解析解来检验从头算结果，并发现了显着的对应程度。
2005-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Non-linear elastic effects in phase field crystal and amplitude equations: Comparison to ab initio simulations of bcc metals and graphene
我们研究了相位场晶体模型中的非线性弹性形变，并推导了振幅方程。两个来源的非线性被发现，其中之一是基于几何非线性表示通过有限应变张量。它反映了连续体模型的欧拉结构，并正确地描述了刚度的应变依赖性。通常，相关应变张量与左柯西-格林变形张量有关。在各向同性的一维和二维情况下，弹性能可以通过正确的变形张量等效地表示。预测的各向同性低温非线性弹性效应与体心立方的体积模量导数$K'=4$的Birch-Murnaghan状态方程直接相关。二维的推广建议使用$K'_{2D}=5$。这些预测是在协议与各种体心立方元素和石墨烯的大应变体变形的从头计算结果。如果考虑密度波振幅的应变依赖性，则会出现物理非线性，并导致弹性弱化。对于各向异性变形，振幅的大小取决于它们与所施加应变的相对取向。
2016-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio GW electron-electron interaction effects in Quantum Transport
我们提出了一个从头算方法，电子输运纳米系统，其中包括通过GW近似的电子相关性。相对于基于密度泛函理论的Landauer方法，我们在非平衡格林函数理论框架下引入了准粒子电子结构。我们采用平衡态非自洽的$G^0W^0$自能，同时考虑了完全非厄米性和动力学效应。该方法被应用到一个实际的系统，一个金单原子链。相对于DFT的结果，电导分布的修改和减少的扩散和相干性损失的影响。线性响应电导特性与实验结果一致。
2006-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Methods of electron transport in ab initio theory of spin stiffness
我们提出了一个从头算理论的自旋波刚度张量的有序和无序巡游铁磁体与对交换相互作用的方法，从无穷小自旋旋转。由此产生的公式承担一个明确的形式的线性响应系数，其中涉及单粒子格林函数和有效的速度运营商在最近的电子输运理论遇到。应用这种方法的理想金属晶体产生更可靠的值的自旋刚度比传统的病态收敛的实空间晶格求和。形式主义也可以结合相干势近似的有效介质处理随机合金，这自然会导致列入无序诱导的顶点校正的自旋刚度。随机fcc Ni-Fe合金的自旋波刚度的计算浓度依赖性可以归因于合金磁化强度的倒数值的变化。随机富铁bcc Fe-Al合金的计算表明，它们的自旋波刚度强烈降低，由于原子的有序性，这种效果发生，由于弱耦合的本地磁矩的Fe原子周围的Fe近邻的数量减少。
2020-03-18 cond-mat.mtrl-sci
\textit{Ab initio} calculation of transport and optical properties of aluminum: influence of simulation parameters
本工作致力于铝的输运和光学性质的\textit{ab initio}计算。计算基于量子分子动力学模拟、密度泛函理论和Kubo-Greenwood公式。主要是对从熔化到20000 K的近正常密度的液态铝进行计算。得到了动态电导率、静态电导率和热导率的计算结果，并与文献和实验数据以及其他作者的计算结果进行了比较。详细研究了工艺参数对结果的影响。静态电导率计算的误差估计在20%左右，更准确的结果需要更大的原子数。
2013-10-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Non-equilibrium Green's function based single-band tight-binding model for Fe-MgO-Fe magnetic tunnel junction devices
在Fe-MgO-Fe磁性隧道结器件中观察到了很高的隧道磁电阻效应（TMR），基于单带紧束缚近似，我们提出了一个理论模型。试图捕捉二维横向布里渊区的能带色散。在输运方向上，对Delta_1和Delta_5带给出了自旋相关的哈密顿量。非平衡格林函数形式主义，然后用于计算运输。在这个简单的模型中定量地捕获了TMR的电压依赖性等特征，并且其趋势与从头算方法和实验预测的趋势相匹配。
2008-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin fluctuations in nearly magnetic metals from ab-initio dynamical spin susceptibility calculations:application to Pd and Cr95V5
我们描述了我们的理论形式和计算方案，使从头计算的动态顺磁自旋磁化率的金属和合金在有限的温度。它的基础是电子多重散射中的含时密度泛函理论，虚时间格林函数形式主义。结果收到一个自然的解释过阻尼振荡器系统，使他们适合纳入自旋波动理论。为了说明，我们将我们的方法应用到近铁磁金属Pd和近反铁磁铬合金Cr95V5。我们比较和对比这两种金属的自旋动力学，并在每种情况下确定这些波动的弛豫时间远远长于典型的电子“跳跃时间”。
2000-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay between breathing-mode distortions and magnetic order in rare-earth nickelates from $ab$ $initio$ magnetic models
我们使用密度泛函理论计算来探索钙钛矿稀土镍酸盐，$\mathcal{R}$ NiO $_3$的磁性，通过构建微观磁性模型，包含所有相关的交换相互作用，通过Wannierization和格林函数技术。这些模型阐明了反铁磁序形成的机制与实验观察到的传播矢量，并解释了为什么以前的DFT加哈伯德$U$计算有利于铁磁序。我们进行计算的磁矩和交换耦合参数的不同幅度的$R_1^+$呼吸模式失真，这导致在扩大和压缩NiO $_6$八面体。我们发现，磁矩消失的“短键”镍，即，压缩的八面体中的那些。自旋轨道耦合的引入表明磁各向异性很小，而短键镍原子的磁矩即使在非共线的情况下也趋于零。我们的研究结果提供了一个清晰的画面整个镍酸盐系列的磁序的趋势，并深入了解磁序和结构扭曲之间的耦合。
2021-03-15 cond-mat.mtrl-sci
From many-body ab initio to effective excitonic models: a versatile mapping approach including environmental embedding effects
本文提出一种基于格林函数形式的多态投影非绝热化方法，可将多体从头算系统映射到有效激子模型，并纳入QM/MM环境嵌入效应，从而获得凝聚相精确且可迁移的模型参数。
2024-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Ab-initio calculation of the Gilbert damping parameter via linear response formalism
基于线性响应形式主义，给出了吉尔伯特阻尼参数$α$的Kubo-Greenwood方程。它的实施使用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）能带结构方法与相干势近似（CPA）合金理论相结合，使其能够应用于广泛的情况。这是证明与bcc合金系统Fe $_x$ Co $_{1-x}$以及为坡莫合金与5d过渡金属的一系列合金获得的结果。为了解释原子的热位移作为一种散射机制，合金类模型被引入。Ni的相应计算正确地描述了当引入少量替代Cu时$α$的快速变化。
2011-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Coherent description of the intrinsic and extrinsic anomalous Hall effect in disordered alloys on an $ab$ $initio$ level
本文对反常霍尔效应（AHE）作了一个统一的描述，它适用于纯合金和无序合金系统，对所有的AHE源一视同仁。这是通过使用完全相对论性的Korringa-Kohn-Rostoker（KKR）格林函数方法结合相干势近似（CPA）合金理论来实现Kubo-Stencheda方程。应用纯元素铁磁体bcc-Fe和fcc-Ni导致的结果完全符合以前的工作。对于fcc-Fe $_x$ Pd $_{1-x}$和fcc-Ni $_x$ Pd $_{1-x}$合金体系，在整个浓度范围内的反常霍尔电导率（AHC）都能达到与实验非常满意的一致。为了解释这些结果的内在AHC的定义的扩展建议。绘制相应的非本征AHC与纵向电导率的线性关系被发现在稀释制度，允许详细讨论的歪斜和侧跳散射过程的作用。
2010-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetocrystalline anisotropy in metallic systems: fast and stable estimation in Green`s functions formalism
提出基于Green`s函数形式研究金属系统磁晶各向异性的理论方法，通过倒易空间分辨率与解析替换提升数值稳定性，并在多种模型验证其有效性。
2024-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Electron transport through single conjugated organic molecules: Basis set effects in ab initio calculations
我们采用单粒子格林函数方法结合密度泛函理论计算研究了单共轭分子（包括苯二硫醇、不同长度的低聚亚苯基乙炔和夹在两个具有不同接触结构的金电极之间的含二茂铁分子）的电子输运.我们重点讨论了基组在从头计算中的作用。结果表明，费米能级在输运带隙中的位置对分子-铅的电荷转移很敏感，并受基组大小的影响。这可以显著地改变长分子的电导率，改变的数量级很大，尽管对短分子的影响很小。费米能周围的共振倾向于固定费米能的位置并抑制这种效应。并与实验数据进行了比较。
2007-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
