Structural and Electronic properties of cubic (GaN)$_1$/(ZnO)$_1$ superlattice: Modified Becke-Johnson exchange potential
采用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法和局域赝原子轨道线性组合（LCPAO）方法研究了新型立方结构（GAN）$_1$ /（ZnO）$_1$超晶格的结构和电子性质.新的修正的Becke-Johnson（mBJ）交换势被用来改善超晶格的带隙和有效质量。带隙被发现是稍微间接的，从纯GAN和ZnO的那些减少。这种还原的起因是由于Zn-N界面的$p-d$排斥和O $p$电子的存在，电子有效质量是各向同性的.在两种方法之间以及与现有的理论和实验数据之间获得了良好的一致性。
2013-04-27 cond-mat.mtrl-sci
The modified Becke-Johnson potential analyzed
最近在Wien 2k代码中，实现了修改的贝克-约翰逊势（mBJLDA）。作为作者[{ \em Phys.Rev.Lett.} 102，226401（2009）]点，该电势以改进的精度再现半导体的带隙。在本文中，我们提出了我们的分析，这种潜力在两个方向。首先，我们检查了这种势是否再现了金属的能带结构，这是文献中缺乏的分析。我们计算了一组半导体的带隙。我们观察到，线性密度近似（LDA）产生了一个较短的晶格常数相比，实验。广义梯度近似的行为相反。使用mBJLDA势中的平均值$a_{Avg}$，我们获得了更接近实验值的带隙。我们的结论是，新的mBJLDA潜力代表了一个重要的改进，从以前版本的Wien 2k代码的结果相比。此外，mBJLDA势对于含半导体化合物的复杂系统如表面、超晶格和界面的理论研究也是一个非常有用的工具。
2013-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Improved half-metallic ferromagnetism of transition-metal pnictides and chalcogenides calculated with a modified Becke-Johnson exchange potential
我们使用密度泛函理论（DFT）方法与改进的贝克-约翰逊交换加局域密度近似（LDA）相关势（mBJLDA）[半局域，轨道无关，产生准确的半导体带隙。参见F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]以研究类似于半导体的锌过渡金属（TM）磷属元素化物和硫属元素化物的电子结构。结果表明，在费米能级附近的TM d- t_{2g}宽带没有明显的变化，但使占据的少数自旋p带降低0.25~0.35 eV，费米能级上的空（或几乎空）少数自旋e_g带升高0.33~0.73 eV.因此，mBJLDA，没有原子依赖的参数，使锌锰砷成为一个真正的半金属（HM）铁磁体的HM间隙（关键参数）0.318 eV，与实验一致。对于ZnSb、CrAs、CrSb、CrSe和CrTe，HM带隙比LDA和广义梯度近似结果增大了19~56%.改进的HM铁磁性可以根据mBJLDA增强的自旋交换分裂来理解。
2010-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Performance of the modified Becke-Johnson potential employing the pseudopotential plane-wave approach for band structure calculations
修正的Becke-Johnson交换势结合局域密度近似关联（mBJLDA）最近引起了人们的兴趣，因为它提供了非常低的计算成本，大大改善了带隙。在这项工作中，我们进行了广泛的调查的mBJLDA潜力的性能采用范数守恒赝势平面波的方法（mBJLDA@PP），在abinit代码中实现，使用测试集的83个固体代表了广泛的半导体和绝缘体。我们的结果证实了我们以前的研究的结论，即在阳离子的赝势中作为价电子处理的电子数可以对计算的mBJLDA@PP带隙产生显着影响。更具体地说，虽然使用典型的赝势导致某些系统的准确带隙，但与实验和全电子mBJLDA（mBJLDA@AE）方法相比，它对其他系统产生了显著低估的带隙。后者系统的类被确定，这个问题是解决包括一些外核状态作为价。在计算的带隙中得到的平均绝对误差（与实验相比）为0.46 eV，这与mBJLDA@AE带隙的平均绝对误差相当，反映了用于带隙计算的mBJLDA@PP方法的准确性和可靠性。
2022-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Performance of the modified Becke-Johnson potential
最近，在2011年版本的Wien 2K代码中，基于密度泛函理论的代码的长期存在的缺点，即，其不可能解释半导体的实验带隙值，被克服。新颖之处在于引入了一种新的交换和相关势，即修正的贝克-约翰逊势（mBJLDA）。在本文中，我们报告了我们的详细分析，最近的工作。我们使用这个代码计算了41个半导体的能带结构，并发现与实验的总体一致性有重要的改进，如Tran和Blaha [{ \em Phys. Rev. Lett.} 102，226401（2009）]之前对于更简化的半导体集合所做的。然而，我们发现，在这个增强的集合中，在某些情况下，与实验间隙值的偏差甚至可以达到20%以上。此外，由于没有交换和相关能量项，从mBJLDA势可以推导出，一个直接的优化程序，以获得晶格参数在一个一致的方式是不可能的，因为在通常的理论。这些作者建议在能带结构计算之前使用LDA或GGA优化程序，并将所得晶格参数引入2011代码中。这种选择是重要的，因为晶格参数的小百分比差异可以引起预测的带隙值与实验的相当高的百分比偏差。
2013-09-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Theoretical investigation of electronic, optical and thermoelectric properties of tellurium doped barium titanate (BTO) through modified Becke Johnson exchange potential
采用基于密度泛函理论和玻尔兹曼输运理论的第一性原理计算方法，在WIEN 2K和BoltzTraP模拟程序中对Te掺杂BaTiO 3的稳定性、电子结构、光学和热电性质进行了研究。本研究采用LDA + TB-mBJ电位进行。计算了每种掺杂结构的形成能，以考察合成的稳定性和可行性。将Te掺杂到BaTiO 3中有效地降低了电子带隙，并且可以通过改变掺杂剂的量来控制带隙降低的水平。因此，提高了对可见光的吸收能力。我们的研究结果表明，所有的掺杂结构是显着的吸收性和生产性的光学吸收，超过105 cm-1的可见光范围内。此外，BaTiO 3在零频率下的介电常数比Te掺杂的BTO小：8.3%，而光学能隙通过增加Te浓度从3.692 eV减小到1.619 eV。然后，光学电导率和Urbach的参数进行了预测。的传输特性进行评估作为温度的函数。研究发现，随着材料的Seebeck系数和品质因数的增加，材料的电导率显著提高。我们的理论结果可用于热电和可见光光电器件的应用。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic and transport properties of Fe2TiGe with the Tran-Blaha modified Becke-Johnson potential
本文采用密度泛函理论（DFT）对Fe 2 TiGe的光电、热力学和输运性质进行了第一性原理计算研究。半经典玻尔兹曼输运理论被用来研究输运性质。计算的能带表明，Fe_2TiGe是一种间接带隙半导体，其带隙为0.734 eV，用于TB-mBJ功能。由于Fe-3d和Ti-3d轨道间的强杂化作用，它们对态密度的贡献占主导地位。在紫外区，吸收系数最大值为224 × 10^4 cm-1。结果表明，Fe_2TiGe的静态折射率为5.18，与Ge的静态折射率非常接近，而远高于GaAs的静态折射率。结果表明，Fe 2 TiGe是一种具有潜在应用前景的光学材料，可用于光子晶体、光波导和太阳能电池等光学器件。室温下的德拜温度为570K，随温度的升高而缓慢下降.在常压和300 K下的Gruneisen参数为2.1，略高于PbTe的Gruneisen参数（1.5）。使用TB-mBJ泛函计算得到的300 K时的塞贝克系数和功率因数分别为271 × 10 ^-6 VK ^-1和5.9 × 10 ^10 Wcm ^-1 K ^-2。因此，计算的光电性能意味着Fe2TiGe是光伏器件应用的潜在候选者。
2019-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure Calculations with the Tran-Blaha Modified Becke-Johnson Density Functional
我们报告了一系列的计算测试的预测的trans-blaha功能的电子结构和磁性的凝聚系统。我们发现一个一般的改善半导体和绝缘系统的性能，相对于标准的广义梯度近似计算，虽然这并不总是由相同的机制，如准粒子GW方法的其他方法。在ZnO中，价带变窄，并且带隙增加到与实验更好地一致的值。Zn $d$态不像LDA + U计算中那样移动到更高的结合能。的功能是有效的系统与氢化物阴离子，其中纠正自相互作用的错误在1 $s$状态是重要的。类似地，它正确地打开了碱土金属六硼化物的半导体间隙，正确地稳定了未掺杂的铜酸盐母体CaCuO $_2$的反铁磁绝缘基态，但严重地降低了与铁磁Gd相对于标准局域自旋密度近似和广义梯度近似的实验的一致性。这是由于少数自旋$4f$态的能量太低。反之，La $_2$ O $_3$的LaPDMATHABMP导带位置与实验值和标准泛函值基本一致.该泛函使铁高温超导体的母体化合物LaFeAsO的Fe $d$带变窄，同时保持费米能附近的高Fe谱权重。
2010-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Toward an all-round semi-local potential for the electronic exchange
我们测试本地和半本地密度泛函的电子交换的各种系统，包括原子，分子和原子链。特别地，我们集中在最近的普遍推广的Becke-Johnson交换势[E。Räsänen，S. Pittalis和C. R. Proetto，J.Chem.Phys.132，044112（2010）]。结果表明，当该势与对Slater势的Becke-Alessel近似一起使用时[A. D.贝克和M。R. [1989]，对于几个系统，得到了与实验和数值精确结果良好的总体一致性，并且具有适度的计算成本。因此，这种近似是一个非常有前途的候选人在寻求一个简单的和全面的半局域势。
2010-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Assessing The Band Gap Problem By Improving Upon The Semilocal Exchange Hole Potential
一种类似于Becke-Schlosel [A. D. Becke和M. R.通过使用基于密度矩阵展开的广义坐标变换对交换孔进行建模来构造[Escherssel，Phys.Rev.A39，3761（1989）]。模型势是拉普拉斯自由的，系统中存在的不均匀性被包括在动量矢量中，而不影响均匀密度极限。与模型交换孔相关的参数与球形原子拟合。新构造的势函数与Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势函数（TBMBJ）[F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]电势相当精确地产生从半导体到绝缘体的各种材料的带隙。与TBMBJ和其他标准半局域交换泛函相比，带隙的结果得到了改善。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Accurate and efficient approximation to the optimized effective potential for exchange
我们设计了一个有效的实用方法来计算对应于Hartree-Fock电子密度的Kohn-Sham交换相关势。这种势与精确交换优化有效势（OEP）几乎没有区别，并且当用作OEP的近似值时，比所有现有模型都要好得多。使用我们的方法可以获得明确的，几乎精确的OEP为任何有限的单电子基组在相同的低成本的Krieger-Li-Iafrate和Becke-Johnson势。实际上，这解决了在精确交换计算中OEP的黑箱构造的长期问题。
2013-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Approximations to the exact exchange potential: KLI versus semilocal
为了寻找一个精确的和计算效率高的近似Kohn-Sham密度泛函理论的精确交换势，我们最近比较了各种半局域交换势和精确交换势[F. Tran等人，B91，165121（2015）]。得出的结论是，贝克-约翰逊（BJ）势是一个很好的起点，但需要使用的经验参数，以获得良好的协议与确切的交换势。在目前的工作中，我们通过考虑Krieger-Li-Iafrate（KLI）近似，这是一个超越半局部近似扩展的比较。结果表明，总体上KLI和BJ为基础的潜力是最可靠的近似的确切的交换势，然而，相当大的差异，特别是对于反铁磁过渡金属氧化物，可以得到。
2016-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Theoretical study of the structural stability, electronic and magnetic properties of XVSb (X $=$ Fe, Ni, and Co) half-Heusler compounds
采用密度泛函理论，结合广义梯度近似（GGA）和Tran-Blaha修正的Becke-Johnson（TB-mBJ）交换势近似，研究了半Heusler化合物XVSb（X $=$ Fe，Co，Ni）的结构、电子和磁性.据发现，半金属间隙一般合理地加宽mBJ相比，GGA近似。XVSb（X $=$ Fe，Co和Ni）的磁性在mBJ范围内得到了很好的定义，其磁矩值为整数。由TB-mBJ给出的带隙与现有的理论数据符合得很好。FeVSb表现出半导体性质。CoVSb和NiVSb呈现半金属行为，总磁矩为$1μ_\text{B}$和$2μ_\text{B}$，符合Slater Pauling规则。这些合金似乎是自旋电子器件的潜在候选者。
2018-12-20 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
Theoretical Investigation of Structural, Electronic Properties and Half-Metallic Ferromagnetism in Ti doped CaS
本论文研究了钛原子取代CaS岩盐结构中的钙原子后的结构、电子和磁性特征，以探索新型稀磁半导体化合物。计算采用基于自旋极化密度泛函理论的全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法，并在WIEN 2k程序中实现.广义梯度近似和Tran-Balaha修正的Becke-Johnson交换势。Ti掺杂CaS铁磁态的稳定性由优化结构释放的总能量和缺陷形成能提供。用经典的Heisenberg模型估算了这些化合物的居里温度。结果表明，室温铁磁性是在低浓度下实现的。所研究的材料表现出半金属铁磁行为。半金属带隙（GHM）是自旋电子学应用中需要考虑的极其重要的因素。杂质的引入使少子自旋带隙中的3d Ti态展宽，使GHM值显著降低。此外，为了评估交换分裂过程的影响，预测了pd交换分裂和交换常数。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Combining semi-local exchange with dynamical mean-field theory: electronic structure and optical response of rare-earth sesquioxides
在稀土半导体中，宽配体$p$和稀土5 $d$带与局部的、部分填充的4 $f$壳层共存。同时描述扩展和本地化的状态是第一性原理理论的一个重大挑战。在这里，我们结合了{ \it从头算}动力学平均场论的方法，以强的本地相关性与微扰应用的半本地修改后的贝克-约翰逊交换势，以纠正半导体间隙。我们应用此方法计算了轻稀土倍半氧化物RE $_2$ O $_3$（RE= La，Ce，Pr和Nd）的电子结构和光学响应。我们的计算正确地捕捉到了RE $_2$ O $_3$中由于4个$f$态沿着系列和它们的多重态结构逐渐降低而引起的光学带隙的非平凡演化。发现2 $p$ $-$ 4 $f$杂化诱导发生在$p-d$带隙内的占据的4 $f$态的显著上移，从而减小光学带隙的大小。我们发现，观察到的Pr和Nd的sequioxides的光电导率的特征平台，其吸收边以上是位于$p-d$间隙内的4 $f$状态的指纹。
2021-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Benchmarking exchange-correlation potentials with the mstar60 dataset: Importance of the nonlocal exchange potential for effective mass calculations in semiconductors
密度泛函理论预测的有效质量的准确性取决于所采用的交换相关泛函，与非局部混合泛函给出更准确的结果比半局部泛函。在这篇文章中，我们基准性能的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE），Tran-Blaha修改的贝克-约翰逊（TB-mBJ），和混合海德-Scuseria-Ernzerhof（HSE 06）交换相关泛函和潜在的计算有效质量与微扰理论。我们介绍了mstar 60数据集，其中包含来自18个半导体的60个有效质量。对于PBE，实验有效质量与计算有效质量之间的比值为$1.70 \pm 0.20$，对于TB-mBJ，为$0.76 \pm 0.04$，对于HSE 06，为$0.99 \pm 0.04$。我们发现，在HSE 06的非局域交换扩大了光学跃迁矩阵元素导致优越的精度的混合功能在计算有效质量。HSE转换算子中忽略非局部交换会导致严重的错误。对于半局域PBE泛函，带隙和光学跃迁矩阵元的误差在计算有效质量时部分抵消。TB-mBJ功能产生PBE样的矩阵元素与现实的带隙配对，导致一致的高估有效质量。然而，如果只有有限的计算资源可用，则可以通过将TB-mBJ质量乘以因子0.76来估计实验质量。然后，我们比较有效质量的过渡金属dichalcogenide散装和单层材料：我们表明，矩阵元素的变化是重要的理解层相关的有效质量重整化。
2022-05-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
