Linear scaling calculation of maximally-localized Wannier functions with atomic basis set
我们发展了一个线性标度算法，用于计算最大定域Wannier函数（MLWF）使用原子轨道基。通过O（N）的基态计算得到了密度矩阵（DM）。通过DM到原子轨道的投影和随后的O（N）正交化，我们得到初始正交局域轨道。这些轨道可以通过简单的Jacobi扫描在线性标度中最大限度地局部化。我们的O（N）方法是通过将其应用到水分子和纤锌矿氧化锌进行验证。通过计算氮化硼纳米管的MLWF，证明了新方法的线性标度行为。
2006-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Theory and MD simulations of intrinsic localized modes and defect formation in solids
在离子晶体和金属中进行了X射线或中子散射后反冲过程的分子动力学模拟。在小能量（<10 eV）下，反冲可以诱发本征局域模（ILM）和与之相关的线性局域模。通常，这些模式的频率位于声子谱的间隙中。然而，在金属Ni、Nb和Fe中，由于自由电子对原子相互作用的重正化，发现所提到的频率位于声子谱之上。它已被证明，这些离子液体膜是高度流动的，可以有效地转移集中的振动能量到大的距离沿结晶方向。如果反冲能量超过几十eV，则可以形成空位和晶体，这强烈依赖于反冲动量的方向。在NaCl型晶格中，在（110）方向上的反冲可以产生空位和拥挤，而在（100）和（111）方向上的反冲的情况下，可以形成双空位和拥挤。
2013-11-18 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Experimental observation of moving intrinsic localized modes in germanium
深能级瞬态光谱表明，由锗的α辐照产生的缺陷被低能量等离子体离子退火到几千个晶格单位的深度。等离子体离子具有2- 8 eV的能量，因此可以向锗原子传递几eV量级的能量。最丰富的缺陷被确定为E-中心，掺杂剂锑和空位的复合物，退火能量为1.3eV，由我们的测量确定。电感耦合等离子体具有非常低的密度和非常低的离子通量。这意味着离子碰撞在时间上和在半导体表面上几乎是孤立的。我们的结论是，能量的顺序为eV的是能够旅行一个很大的距离在锗中以本地化的方式，并有效地传递到缺陷。最有可能的候选者是振动非线性波包，称为固有局域模，它存在于有限的能量范围内。这一性质与高能离子产生退火效应的效率较低的事实相一致。
2015-05-13 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS
Embedding for bulk systems using localized atomic orbitals
本文提出了一种基于轨道转动的半导体和绝缘体的嵌入方法。我们已经在流行的VASP软件包中实现了我们的方法。我们证明了它的权力，在硅和二氧化钛中的极化子形成的缺陷结构，两个具有挑战性的情况下，传统的科恩-沙姆密度泛函理论。
2017-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Localized Lattice Modes and Thermal Transport: Potential Application in a Thermal Rectifier
最近的实验提供了传统三维材料的晶格动力学中的本征局域模（ILM）的证据。在这里的证据表明，在铀金属离子导电膜提高热导率的离子导电膜的热传输如何可能被用来改善固态热整流器的设计报告的推测。
2009-05-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ballistic Electron Emission Microscopy on CoSi${}_2$/Si(111) interfaces: band structure induced atomic-scale resolution and role of localized surface states
应用Keldysh格林函数方法，研究了从STM针尖注入${}_2$ /Si（111）系统的热电子由于硅化物的能带结构而形成高度聚焦的电子束。这解释了在最近的弹道电子发射显微镜（BEEM）实验中获得的原子分辨率。局部表面状态中的$(2 \times 1)$重建被认为是负责也报道的BEEM电流的rugation。这些结果清楚地表明，体和表面能带结构的影响，详细了解BEEM数据的重要性。
1998-10-19 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic localized modes in two atomic chain; reduction of cubic anharmonicity for gap modes
提出了非简谐双原子链中大尺寸本征局域模的解析理论。结果表明，当频率接近声子带隙边界时，四次非谐性对离子注入模的影响很大，而三次非谐性的影响基本上减弱了。这种减少效应是每隔一个原子的小振幅振动的结果。因此，ILM不能从光学声子带分裂下来，这与普遍接受的观点相矛盾。但是它可以从声学声子带的顶部吐出，使得ILM的存在成为可能，其频率高于这个带的顶部。据预测，类似的减少立方非谐性应存在一般甚至ILM的中间原子处于静止状态，它可能允许存在的ILM的频率以上的声子谱的顶部在不同的晶格与现实的原子对势。
2017-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Data-driven intrinsic localized mode detection and classification in one-dimensional crystal lattice model
Faculty of Physics, Mathematics and Optometry（物理、数学与视光学院）；University of Latvia（拉脱维亚大学）
在这项工作中，我们提出了支持向量机分类算法分类一维晶格波从本地采样数据。考虑了粒子位移、动量和能量密度值的不同学习数据集。分类算法的效率进一步提高了两个降维技术：主成分分析和局部线性嵌入。分类器的鲁棒性进行了研究和证明。在三个数值模拟中，考虑到两个局部固定呼吸器解决方案，一个单一的固定呼吸器解决方案在嘈杂的背景和两个移动呼吸器碰撞的情况下，开发的算法被成功地应用于检测本地化的固有模式。
2022-04-05 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Intrinsic localized mode and low thermal conductivity of PbSe
铅硫族化合物如PbS、PbSe和PbTe由于其优异的热电性能和强非谐晶格动力学而受到关注。虽然PbTe受到了最多的关注，但PbSe尽管更硬，但具有较低的热导率，这是现有的第一性原理计算没有再现的趋势。在这里，我们使用从头计算，明确占强非谐性，以确定这种低热导率的起源作为一个巨大的非谐相互作用，超过强度，在碲化铅，横向光学和纵向声学分支之间。强烈的非谐性反映在声学频率中形成的固有局域模式的显著观察中。我们的工作显示了对热声子的深入了解，可以从从头计算中获得，不限于弱非谐性的限制。
2016-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Acceleration of atomic dynamics due to localized energy depositions under X-ray irradiation
硬X射线光子的吸收对固态动力学的影响，在能量低于缺陷创建阈值，被认为是。首先，它示出，由于参数选择的敏感性，光子-电子-晶格耦合的理论描述的目前状态不能决定是否本地的能量沉积由于单光子的吸收导致加速的原子动力学在注量宏观效应之前，由于样品加热设置。第二，直接研究的动力学下不同的入射光子通量的原子尺度X射线光子相关光谱（aXPCS）的报告，它提供了一个上限为0.005额外的原子跳跃每吸收光子的8 keV。紧急实验方法，如研究原子动力学使用X射线作为探针，这些考虑的相关性，指出。
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ehrenfest dynamics with localized atomic-orbital basis sets within the projector augmented-wave method
本文在 GPAW 代码中利用 Tomfohr-Sankey 近似方法实现了基于 LCAO 基组的 Ehrenfest 分子动力学，该方法在大幅降低计算成本的同时保持了令人满意的精度，特别适用于模拟需大量真空的离子辐照过程。
2025-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Localized Energy States Induced by Atomic-Level Interfacial Broadening in Heterostructures
École Polytechnique de Montréal（蒙特利尔理工学院）；Applied Materials Inc.（应用材料公司）
研究通过理论模型预测异质结构中因亚纳米弥散诱导的局域化能级，实验验证了其光学吸收扩展及原子级弥散的非破坏性探测方法。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Maximally localized Wannier function within linear combination of pseudo-atomic orbital method: Implementation and applications to transition-metal-benzene complex
利用伪原子轨道线性组合方法构造了最大定域Wannier函数。详细的分析，使用MLWFs适用于三个密切相关的材料，单苯（Bz）分子，有机金属钒Bz无限链，和V $_2$ Bz $_{3}$三明治集群。结果表明：（1）对于无限长链，Kanamori和Terakura关于铁磁（FM）态稳定性机制的基本假设是正确的;（2）对于V $_2$ Bz $_3$，边缘Bz s和中间Bz之间的轨道能量差所起的重要作用是新发现的：边缘Bz s的p个$δ$态的在位能量高于中间Bz的p个$δ$态的在位能量，这进一步降低了V $_2$ Bz $_3$的FM稳定性。
2009-02-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Localized atomic basis set in the projector augmented wave method
我们提出了一个实施的局域原子轨道基组的投影增广波（PAW）形式主义内的密度泛函理论（DFT）。实空间GPAW代码中的实现为精确但计算要求更高的网格表示提供了补充基集。在两种表示之间无缝切换的可能性意味着可以在计算结束时通过切换到网格来微调采用局部基的模拟，从而结合两种表示的强度以获得最佳性能。通过计算各种分子和固体的原子化能和平衡体积性质，并与网格结果进行比较，验证了该方法的有效性。最后，它演示了如何网格质量的结构优化可以进行显着减少计算工作量之间的网格和基础表示切换。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Localized holes and delocalized electrons in photoexcited inorganic perovskites: Watching each atomic actor by picosecond X-ray absorption spectroscopy
我们报告的光激发无机CsPbBr 3和CsPb（ClBr）3钙钛矿纳米晶体（NC）在甲苯溶液中使用时间分辨X射线吸收光谱与80 ps的时间分辨率的电荷载流子的命运的元素选择性研究。通过对Br的K边、Pb的L3边和Cs的L2边的探测，我们发现价带中的空穴局域在Br原子上，形成小的极化子，而电子则在导带中表现为离域.在Cs的L2-边缘没有观察到电子或结构变化的签名。在Br和Pb边缘的结果表明存在弱局域激子，而在Cs边缘的签名的情况下，表明Cs+阳离子在电荷传输中没有作用，至少超过80 ps。这些结果可以解释这些材料中相当适度的载流子迁移率。
2016-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Atomically localized ingredient-dependent interface phonon in heterogeneous solids
声子是非金属固体中的主要热载体。在成分不均匀的材料中，热性质被认为主要是由质量无序和应变涨落引起的声子输运中断所决定的，而成分涨落引起的局域声子态的影响通常被忽略。在这里，通过扫描透射电子显微镜电子能量损失谱和复杂的计算，我们确定的成分依赖的界面声子模式在AlxGa 1-xN的振动特性和量化的各种贡献的本地界面热导。我们表明，原子尺度的组成波动有显着的影响，振动热力学性质，高度影响的模式比和振动振幅的界面声子模式，并随后重新分配其模式的ITC的贡献。我们的工作为理解纳米级不均匀性中的局部声子边界相互作用提供了基本见解，这揭示了通过工程成分分布优化热性能的新机会。
2022-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Atomic resolution mapping of localized phonon modes at grain boundaries
本研究利用单色电子能量损失谱在原子尺度上映射硅晶界处的局域声子模式，发现五元环和七元环处强度降低，证实晶界可作为声子波导。
2023-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A novel intrinsic interface state controlled by atomic stacking sequence at interfaces of SiC/SiO$_2$
基于从头算的总能电子结构计算，我们发现SiC/SiO $_2$界面局域电子态出现在SiC体导带底（CBM）以下0.3 eV和以上1.2 eV之间的能量区域，对界面附近SiC中原子双层的排列顺序很敏感.这些新的界面态在过去是未被认识的，这是由于沿晶体学通道分布的CBM态的特殊特性。我们还发现，电子掺杂修改的能量之间的不同堆叠结构。讨论了在不同SiC表面上制作的电子器件的性能。
2017-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of intrinsic instability of cantilevers on static mode Atomic Force Spectroscopy
我们发现，由于存在固有的悬臂梁不稳定性的静力谱曲线显着修改。这种不稳定性与水桥或分子键断裂等不稳定性协同作用，使静力谱曲线（包括“跳脱接触”）依赖于样品台运动的步长。提出了一个模型来解释这些数据。这已经通过在尖端和基底之间施加电场来进一步验证，该电场修改尖端-基底相互作用。
2008-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Generation of Intrinsic Vibrational Gap Modes in Three-Dimensional Ionic Crystals
在刚性离子模型下，利用分子动力学模拟研究了理想三维双原子离子晶体晶格振动非谐局域化的存在性。对于一组现实的NaI势参数，观察到的本征局域间隙模式振动的[111]方向的fcc和锌的晶格。轴向弹性变形是这种模式的一个整体特征，它在锌合金中比在面心立方结构中更容易形成。分子动力学模拟证实，在每种结构中，这种局域模式可以稳定至少200个循环。
1996-12-18 cond-mat.mtrl-sci nlin.PS patt-sol
Atomic and electronic structure of the Si(331)-(12$\times$1) surface
本文采用第一性原理方法，采用平面波和严格定域基组，研究了洁净Si（331）-（12 $\times$ 1）表面的原子和电子结构.从Zhachuk和Teys [Phys. Rev. B 95，041412（R）（2017）]提出的表面结构开始，我们对原子模型和局部基组进行了重大改进，这对于正确描述扫描隧道显微镜（STM）图像的观察到的偏压依赖性至关重要。从表面模型和STM所看到的Si五聚体之间的尺寸失配的Tersoff-哈曼模型的上下文中解释。计算了分离不同Si（331）屈曲构型的能垒，表明该表面结构在室温下易于发生动态屈曲。结果表明，Si（331）上的空电子态主要集中在五聚体上，它们之间有半导体和欠配位的Si sp类$^2$原子，而填充电子态集中在沟槽上的欠配位的Si sp类$^3$原子和二聚体上.计算的电子态密度在Si的基本带隙中呈现出两个宽峰：一个在价带顶部附近，另一个在导带底部附近。所得的表面带隙为0.58 eV是一个很好的协议与光谱研究。
2018-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Computation of intrinsic spin Hall conductivities from first principles using maximally-localized Wannier functions
我们提出了一种方法来计算的内在自旋霍尔电导率的第一性原理使用的插值方案的基础上最大本地化的Wannier函数。在粗k点网格上计算得到从头算Bloch态之间的相关矩阵元后，通过傅里叶变换得到Wannier态之间的对应矩阵元。然后，我们进行逆傅立叶变换，将速度和自旋电流矩阵元素插值到密集的k点网格上，并使用它们来评估作为布里渊区积分的自旋霍尔电导率。这种策略具有比直接从头计算低得多的计算成本，而不牺牲精度。我们表明，铂和掺杂砷化镓的自旋霍尔电导率，计算与我们的插值方案作为费米能量的函数，是在良好的协议与以前的第一性原理研究中得到的。我们还讨论了某些近似，可以在紧束缚方法的精神，以简化计算的速度和自旋电流矩阵元素的Wannier表示。
2019-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Wannier function localisation using Bloch intrinsic atomic orbitals
本文将IAO方法扩展至晶体体系，提出一次性非绝热万尼尔化程序对齐布洛赫函数相位，实现高效万尼尔函数局域化，并在CO/MgO吸附等固态体系中验证了其有效性。
2024-06-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Direct Visualization of Localized Vibrations at Complex Grain Boundaries
晶界（GB）是一种多产的微观结构特征，其主导了广泛类别的材料的功能。GB功能的变化是独特的局部原子排列的直接结果，不同于晶粒中的原子排列，这推动了广泛的实验和理论研究，将原子尺度的GB结构与宏观电子，红外光学和热性能相关联。在这里，我们研究了SrTiO 3 GB使用原子分辨率像差校正扫描透射电子显微镜（STEM）和超高能量分辨率单色电子能量损失谱（EELS），结合密度泛函理论（DFT）计算。这种组合使得GB结构、组成和化学键与GB位错核心内的原子振动直接相关。我们观察到，非化学计量和变化的协调和键合在GB导致振动状态的重新分配在GB和它的位错核心相对于绑定晶粒。通过与原子配位、键合和化学计量相关的空间/光谱分辨率EELS提供的GB内的局部振动的访问，并通过理论验证，提供了量化单个边界对宏观性质的影响的直接途径。
2022-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Diffusons, Locons, Propagons: Character of Atomic Vibrations in Amorphous Si
非晶硅的数值研究表明，最低的4%的振动模式是平面波（“传播”）和最高的3%的模式是本地化（“locons”）。其余的既不是平面波，也不是局部的。我们称之为“扩散。由于扩散子是迄今为止数量最多的，我们试图通过计算波矢量和偏振（似乎没有用），“相位商”（第一个相邻原子之间振动相位变化的度量），空间偏振记忆和扩散率来表征它们。局域态的特征在于找到衰变长度，参与率的倒数和参与原子的配位数。
1999-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Closest Wannier functions to a given set of localized orbitals
提出一种非迭代的极分解方法计算最接近Wannier函数，通过引入平滑窗口和Bloch函数解决能带解纠缠，在多种材料中准确重现能带并有效计算原子电荷。
2023-06-29 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Atomic structure of intrinsic and electron-irradiation-induced defects in MoTe2
二维过渡金属二硫属化合物中本征缺陷的原子结构在透射电子显微镜（TEM）中很难研究，因为它们在强电子辐照下会迅速损伤。然而，这也可以导致对缺陷的产生及其原子尺度动力学的洞察。我们首先表明，MoTe 2单分子膜没有保护确实迅速降解扫描TEM（STEM）成像过程中，并讨论观察到的原子级动力学，包括从1H相到1T '，三重旋转对称缺陷的转变，和两个1H晶粒之间的线缺陷的迁移与60°取向差。然后，我们分析了封装在两个石墨烯片之间的MoTe 2的原子结构，以减轻损伤，发现所制备的材料含有意想不到的大浓度缺陷。这些缺陷包括与在未封装材料中产生的缺陷类似的点缺陷（或量子点，QD），以及两种不同类型的线缺陷（或量子线，QW），其可以在电子照射下从一种转变为另一种。我们的密度泛函理论模拟表明，量子点和量子阱嵌入MoTe 2引入新的中间带隙状态的半导体材料，因此可以用来控制其电子和光学性质。最后，封装材料的边缘呈现无定形，这可能是由于封装引起的压力。
2018-02-05 cond-mat.mtrl-sci
Highly polarized single photon emitter from intrinsic localized excitons in a WSe2/CrSBr heterostructure
本研究提出WSe2/CrSBr二维半导体-磁体异质结方案，利用磁邻近效应产生高偏振、可被面内及面外磁场调控的局域激子单光子发射体。
2024-09-07 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomically resolved intrinsic superconducting gap in (La,Pr)3Ni2O7 films
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Tsinghua University（清华大学）
研究通过原子级分辨扫描隧道显微镜和光谱学，揭示了(La,Pr)3Ni2O7薄膜中无节点超导能隙的内在结构，发现两种能隙尺度和零导纳底部分布。
2026-05-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Intrinsic Superflat Bands in General Twisted Bilayer Systems
具有离散魔角的扭曲双层系统，例如具有莫尔超晶格的扭曲双层石墨烯，为探索新的物理性质提供了一个通用的平台。在这里，我们发现了一类超平坦带一般扭曲双层系统超出了魔角扭曲对应物的低能物理。通过考虑连续的晶格位错，我们得到的本征局域态，这是在最低和最高的能量和空间上围绕AA堆叠区域，由宏观有效能量势阱的光谱隔离。这种局域态表现出可忽略的细胞间耦合，并支持在宽而连续的参数空间中形成超平坦带，这可以使用扭曲双层纳米光子系统来模拟。我们的发现表明，一般的扭曲双层系统可以实现连续可调的超平坦带和相应的各种光子，声子和机械波的局域态。
2022-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atomically-precise engineering of spin-orbit polarons in a kagome magnetic Weyl semimetal
本文利用扫描隧道显微镜在kagome磁性Weyl半金属Co3Sn2S2中实现了空位局域自旋-轨道极化子的原子级精确工程，通过逐步修复空位调控其磁矩，为拓扑量子材料中的原子量子态工程提供了新平台。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Capturing 3D atomic defects and phonon localization at the 2D heterostructure interface
异质结构界面处的3D局部原子结构和晶体缺陷控制着它们的电子、磁性、光学、催化和拓扑量子特性，但迄今为止还没有任何直接的实验测定。在这里，我们确定的3D局部原子的位置在界面的MoS 2-WSe 2异质结皮米精度和相关的3D原子缺陷与本地化的振动特性在外延界面。我们观察点缺陷，键变形，原子尺度的波纹和测量全三维应变张量在异质界面。通过使用实验的三维原子坐标作为直接输入到第一性原理计算，我们揭示了新的声子模式本地化的界面，这是证实了空间分辨电子能量损失谱。我们期望这项工作将打开大门，在单原子水平上的异质结构界面的广泛的结构-性能关系的关联。
2021-04-18 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Space-Filling Fractal Description of Ion-induced Local Thermal Spikes in Molecular Solid of ZnO
分子ZnO，O2和原子Zn和O的阴离子构成的物种溅射从颗粒的分子固体的ZnO在Cs+照射下的质谱。它们的归一化产额与辐照Cs+的能量无关。碰撞级联不能解释原子和分子的同时溅射。我们建议，起源的分子升华，解离和随后的发射是局部的热尖峰个别Cs+离子诱导的结果。原子反冲的二元碰撞级联的分形维数随反冲能量的减小而增大。在达到原子尺度的碰撞直径时，发生空间填充分形状转变，级联转变为热尖峰。这些局部热尖峰诱导升华，离解和溅射从该区域。计算的升华和离解物种由于局部热峰的速率与实验结果吻合得很好。
2017-01-10 cond-mat.mtrl-sci
All-electron periodic $G_0W_0$ implementation with numerical atomic orbital basis functions: algorithm and benchmarks
我们提出了一个全电子，周期{ \GnWn }的数值原子轨道（NAO）的基础框架内实现。一个本地化的变体的分辨率的身份（RI）近似显着降低计算成本的评估和存储的两个电子库仑排斥积分。我们表明，本地化RI近似所产生的误差可以减少到一个微不足道的水平，通过提高一组辅助基函数，用于扩大两个单粒子NAO的产品。提出了一种适用于NAO框架的布里渊区采样中库仑奇异性的有效处理算法。我们进行了系统的收敛性测试，并确定了一组计算参数，这可以作为默认的选择，为大多数实际目的。基准计算进行了一组典型的半导体和绝缘体，并从一个独立的$G_0W_0$实施线性增广平面波（LAPW）加上高能量局域轨道（HLO）的基础上，以及实验结果的基础上获得的独立的参考值进行比较。使用中等（FHI-aims \textit{tier} 2）NAO基组，我们的$G_0W_0$计算产生的带隙通常位于标准LAPW和LAPW+HLO结果之间。补充\textit{tier} 2与高度本地化斯莱特型轨道（STO），我们发现，所获得的带隙显示出整体收敛到LAPW+HLO的结果。在这项工作中开发的算法和技术为NAO框架内的相关方法的有效实现铺平了道路。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Construction of Wannier functions from localized atomic-like orbitals
在单电子哈密顿量$\hat{H}$的本征态的限制希尔伯特空间中构造Wannier函数（Wannier functions，WFs）的问题（形成所谓的谱的低能部分）可以用几种不同的方式来表述。一种可能性是使用投影算子技术，该技术拾取一组试验原子轨道并将它们投影到给定的希尔伯特空间上。另一种可能性是采用下折方法，该方法消除了谱的高能部分，并将所有与之相关的性质纳入有效哈密顿量的能量依赖性中。我们表明，通过修改原始的哈密顿量$\hat{H}$，这是相当无关的低能量部分的频谱中的WFs的建设的高能量部分，这两种方法可以制定在一个绝对准确和相同的形式，使它们之间的主要区别减少到试验轨道的选择。关于后一部分的问题，我们认为，一个最佳的选择试验轨道可以基于最大化的密度矩阵的网站对角线部分。主要思想是说明了一个简单的玩具模型，只包括两个波段，以及一个更现实的例子，$t_{2g}$波段在V $_2$ O $_3$。本文还讨论了与多电子系统的基态搜索类似的问题。
2006-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Coexistence of intrinsic piezoelectricity and ferromagnetism induced by small biaxial strain in septuple-atomic-layer $\mathrm{VSi_2P_4}$
与实验合成的$\mathrm{MoSi_2N_4}$具有相同结构的七原子层$\mathrm{VSi_2P_4}$被预测为无自旋带隙半导体（SGS）。在这项工作中，双轴应变被施加到$\mathrm{VSi_2P_4}$的电子性质的调整，它跨越了广泛的性质时，增加应变从铁磁金属（FMM）到SGS到铁磁半导体（FMS）到SGS到铁磁半金属（FMHM）。由于反转对称性破缺，在0 ~ 4%的应变范围内，FMS $\mathrm{VSi_2P_4}$可以实现铁磁和压电的共存。计算得到的1%、2%和3%应变下的压电应变系数$d_{11}$分别为4.61 pm/V、4.94 pm/V和5.27 pm/V，均大于或接近体相压电材料的典型值5 pm/V。最后，与$\mathrm{VSi_2P_4}$类似，可以通过$\mathrm{VSi_2N_4}$单层中的应变实现压电性和铁磁性的共存。我们的工作表明FMS相的$\mathrm{VSi_2P_4}$具有固有的压电性能，在自旋电子器件中具有潜在的应用。
2020-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-accuracy large-scale DFT calculations using localized orbitals in complex electronic systems: The case of graphene-metal interfaces
多年来，基于密度泛函理论（DFT）的计算模拟已被广泛用于在原子尺度上研究许多不同的材料。然而，它的应用受到系统大小的限制，使得许多有趣的系统没有高精度的量子描述。在这项工作中，我们计算的石墨烯-金属系统的电子和结构特性显着大于以前的平面波计算具有相同的精度。对于这项任务，我们使用一个本地化的基础设置与\textsc{Conquest}代码，无论是在其原始的，伪原子轨道的形式，并使用最近的多站点的方法。这种多位点方案使我们能够保持准确性，同时节省计算时间和内存需求，即使在我们的示范性复杂系统的石墨烯生长在铑（111）与和没有嵌入原子氧。该系统提供了一个丰富的场景，将作为一个基准，证明了在具有超过3000个原子的细胞中进行高度准确的模拟是可行的，具有适度的计算资源。
2018-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Evidence of nanoscale Anderson localization induced by intrinsic compositional disorder in InGaN/GaN quantum wells by scanning tunneling luminescence spectroscopy
我们给出了InGaN/GAN量子阱本征合金成分无序引起的安德森局域化的直接实验证据。我们的方法依赖于从扫描隧道显微镜尖端到近表面单量子阱的电子局部注入下的发光光谱的测量。在几纳米尺度上观察到发射线形状的波动。单个局域态的窄发射峰特征得到解决。在局域化景观理论的框架内的计算提供了有效的约束势的组成波动所产生的地图。这一理论很好地解释了所观察到的纳米尺度载流子局域化和这些安德森型局域态的能量。局域态发射的能量扩展与通常观察到的InGaN/GAN量子阱结构的非常宽的光致发光或电致发光光谱一致。
2018-05-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
E-beam-enhanced solid-state mechanical amorphization of alpha-quartz: Reducing deformation barrier via localized excess electrons as mobile anions
在静水压力下，α-石英经历固态机械非晶化，其中发生SiO 4四面体的互穿，并且材料失去结晶度。这种相变需要14 GPa的高流体静压，因为Si-O键的离子性质产生的排斥力防止了原子构型的严重扭曲。在此，我们通过实验和计算证明，电子束照射改变了α-石英中原子间键的性质，并增强了纳米级的固态机械非晶化。具体而言，在原位单轴压缩，更大的永久变形发生在α-石英微柱压缩电子束照射过程中比那些没有电子束照射。微观结构分析表明，电子束辐照下的大的永久变形源于α-石英的机械非晶化和随后的粘塑性变形的非晶化区域的增强。此外，原子尺度的模拟表明，由电子束照射引入的离域过剩电子移动到高度扭曲的原子配置和减轻排斥力，从而降低了固态机械非晶化的障碍。这些发现加深了我们对电子与物质相互作用的理解，并可以扩展到纳米和微米尺度的新玻璃形成和加工技术。
2022-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Localized Excitons in NbSe$_2$-MoSe$_2$ Heterostructures
原子薄材料中的中性和带电激子（trion）为光子学提供了重要的功能，从超快光电探测器到高效发光二极管和激光器。最近的研究范德华（vdW）异质结构由不同的单层材料已经发现了丰富的光学现象，主要是由层间相互作用。在这里，我们研究了NbSe $_2$ - MoSe $_2$ vdW异质结构的光学性质，它为研究金属-半导体界面（光电子学中的常见元素）提供了重要的模型系统。通过低温光致发光（PL）显微镜，我们发现了一个尖锐的发射功能，L1，这是本地化的NbSe $_2$覆盖区域的MoSe $_2$。L1是在低于通常研究的MoSe $_2$激子和trions的能量下观察到的，并且表现出与限制势中的激子局域化一致的温度和功率依赖性PL。值得注意的是，L1不仅在不同的样品中非常稳健，而且在各种制造工艺下也非常稳健。使用第一性原理计算，我们揭示了激子本地化所需的限制电位自然产生的平面内的能带弯曲，由于原始的MoSe $_2$和NbSe $_2$ - MoSe $_2$异质结构之间的电子亲和力的变化。我们讨论了我们的研究与原子尖锐的接口和可调电子结构的原子薄的光电子器件的影响。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized resolution of identity approach to the analytical gradients of random-phase approximation ground-state energy: algorithm and benchmarks
我们开发并实现了一种形式主义，使计算的分析梯度的粒子-空穴随机相位近似（RPA）的基态能量相对于原子轨道基组框架内的原子位置。我们的方法是基于局域分辨率的身份（LRI）近似评估的两个电子库仑积分及其衍生物，和密度泛函微扰理论计算的Kohn-Sham（KS）轨道和轨道能量的一阶导数。我们的实现允许一个放松分子结构在RPA水平使用高斯型轨道（GTO）和数值原子轨道（NAO）。基准计算表明，我们的方法提供了较高的数值精度相比，以前的实现。小分子RPA几何形状的质量的仔细评估表明，后KS RPA系统高估的键长。我们进一步优化了四个低洼水六聚体的几何构型-笼，棱柱，环状和书异构体，并确定了这四个异构体的能量等级使用RPA。所得到的RPA能量排序是在良好的协议与单，双和微扰三重激发的耦合集群方法所产生的，尽管解离能本身被大大低估。用重正化单激发修正法很好地修正了RPA对离解能的低估。
2021-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Topological-darkness-assisted phase regulation for atomically thin meta-optics
二维（2D）贵金属二硫属化物已经成为一个新的平台，实现了相当程度的小型化的多功能平面光学。然而，原子尺度的光场操纵被广泛认为是不可实现的，因为2D材料的消失厚度和固有损耗完全抑制了共振和相位累积效应。授权传统感知的本征损耗的不利影响，我们表明，结构化的PtSe 2薄膜集成了一个均匀的衬底可以调节非平凡的奇异相位和实现原子厚的超光学拓扑黑暗的存在下。我们实验证明了一系列的原子厚的二元元光学，允许角度稳健和高单位厚度衍射效率为0.96%/nm的可见光频率，鉴于其厚度仅为4.3 nm。我们的研究结果揭示了一类新的二维平面光学在原子厚度的光场操纵的潜力。
2020-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Long Range Intrinsic Ferromagnetism in Two Dimensional Materials and Dissipationless Future Technologies
低维材料对热涨落的固有敏感性长期以来一直被认为是在二维材料中实现本征长程铁磁有序的主要挑战。最近对原子薄材料及其组装成范德华异质结构的兴趣激增，重新引起了对二维铁磁性的兴趣，从基础科学的角度来看，这是有趣的，也提供了实现范德华异质结构中自旋电子功能所需的缺失成分。最近，几种原子级薄的材料已被证明是坚固的铁磁体。这种铁磁性被认为是通过抑制热波动的磁晶各向异性实现的。本文详细回顾了二维铁磁性的最新进展，并预测了新的可能的二维铁磁性材料。我们还讨论了原子级薄铁磁体在新型无耗散电子学、自旋电子学和其他传统磁性技术中的应用前景。特别是原子级薄的铁磁体有望在二维拓扑系统中实现时间反演对称性破缺，为基于量子反常霍尔效应的电子器件提供了一个平台，表现出无耗散输运。我们提出的方向将有助于科学界探索新的二维铁磁家族，这些家族可以产生新技术，并进一步提高对这一迷人领域的基本理解。
2018-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
