Modifed Becke-Johnson exchange potential: improved modelling of lead halides for solar cell applications
我们报告第一性原理计算，在密度泛函理论，铅卤化物PbCl 2，PbBr 2，和CH 3 NH 3 PbBr 3-xClx，考虑到自旋轨道耦合。我们表明，当使用修改后的贝克-约翰逊交换势与一个合适的选择的定义参数，计算和实验之间的良好协议。然后，计算模型被用来研究取代甲基铵阳离子在CH 3 NH3 PbI 3和CH 3 NH3 PbBr 3与N2 H +5或N2 H +3，其中具有比甲基铵离子半径略小的效果。我们预测，一个相当大的下移的带隙的值发生这种替换。由此产生的化合物将把光吸收扩展到近红外区域，为太阳能电池创造出优秀的光收集器。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Becke-Johnson-type exchange potential for two-dimensional systems
我们将交换势的Becke-Johnson近似[J. Chem. Phys. 124，221101（2006）]扩展到二维。我们证明并表明，潜在的形式主义的直接扩展可能会导致发散行为的潜力。我们通过强制规范不变性和正确的渐近行为的交换势的方法得到治愈。该程序导致的近似示出，在各种准二维的测试系统，是非常准确的比较，与确切的交换势，从而大大改善了常用的局部密度近似。
2009-09-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Universal correction for the Becke-Johnson exchange potential
Becke-Johnson交换势[J.Chem.Phys.124，221101（2006）]已成功用于密度泛函理论内的电子结构计算。然而，在具有非库仑外部电势的系统中，或者在存在外部磁场或电场的情况下，电势的原始形式可能会显著地失效。在这里，我们通过（i）加强规范不变性和（ii）使其对任何单电子系统都是精确的，对贝克-约翰逊近似提供了一个与系统无关的修正。由此产生的近似，然后更好地设计处理载流状态，并恢复正确的渐近行为的系统与任何数量的电子。对所得到的校正交换势的测试表明，对于电场中的氢链和磁场中的四电子谐振子，结果非常好。
2010-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
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
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
Topological transition in Pb1-xSnxSe using Meta-GGA
采用虚晶近似计算了Pb_（1-x）Sn_xSe合金的镜陈数（MCN）和带隙随浓度x的变化。在广义梯度近似（GGA）和亚GGA近似下，我们使用相对论密度泛函理论计算的电子结构。使用修改后的Becke-Johnson Meta- GGA功能，我们的结果是可比较的MCN以及带隙的实验数据。我们建议用修正的Becke-Johnson近似（参数c=1.10）来描述这类化合物从平凡相到拓扑相的转变。
2023-02-13 cond-mat.mtrl-sci
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
Lattice dynamics and electronic structure of energetic solids LiN3 and NaN3: A first principles study
采用密度泛函理论计算了层状单斜碱金属叠氮化物LiN3和NaN3的晶体结构、弹性、晶格动力学和电子性质。利用各种色散修正密度泛函研究了范德华相互作用对基态结构性质的影响。在平衡晶体结构的基础上，计算了化合物的弹性常数、声子色散和声子态密度。利用最近开发的Tran Blaha修正的Becke Johnson（TB-mBJ）泛函得到了精确的能带隙，发现两种叠氮化物都是直接带隙绝缘体。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Accurate and efficient computation of the Kohn-Sham orbital kinetic energy density in the full-potential linearized augmented plane wave method
Kohn-Sham轨道动能密度$τ_σ(\vec{r}) = \sum_{i} w_{iσ} \big|\nabla ψ_{iσ}(\vec{r}) \big|^2$是用于构建由密度泛函理论使用的元广义梯度近似（meta-GGA）的一个基本量。提出了一种全位势线性缀加平面波方法的$τ_σ(\vec{r})$计算格式。我们的计划是高度准确和有效的，易于实现现有的计算机代码。为了说明它的性能，我们构造了Be，Ne，Mg，Ar，Ca，Zn，Kr，Cd原子的Becke-Johnson meta-GGA交换势，与原来的结果非常一致。对于散装固体，我们构建的trans-blaha修改的贝克-约翰逊势（mBJ），并确认其计算带隙的能力，与报告的不良收敛的mBJ势得到大幅改善。本计算方案的$τ_σ(\vec{r})$也应该是有价值的开发其他元GGA的FLAPW以及在类似的方法，利用原子中心的基础功能。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci
CuAlTe$_2$: A promising bulk thermoelectric material
采用全势线性缀加平面波方法和玻尔兹曼半经典理论研究了铜基黄铜矿材料的输运性质。所有研究的化合物似乎是直接带隙半导体评价的基础上的Tran-Blaha修改的Becke-Johnson势。在价带最大值（VBM）附近发现的重带和轻带组合驱动这些材料具有良好的热电性能。在所研究的化合物中，CuAlTe $_2$被认为是更有前途的，与CuGaTe $_2$相比，据报道，这是一种有效的热电材料，具有可观的品质因数。关于CuAlTe $_2$的另一个有趣的事实是$n-$型和$p-$型载流子具有可比的热电性质，这可能吸引良好的器件应用，并使用电子结构计算详细解释。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and optical band gap determination of NiFe2O4
在理论研究中，我们调查的电子结构和带隙的反尖晶石型铁氧体NiFe 2 O 4。通过在修正的Becke-Johnson势中拟合Tran-Blaha参数，精确地再现了实验的光吸收谱。通常应用的Tauc图找到的光学间隙的准确性进行评估的基础上计算的光谱，我们发现，这种方法可能会导致误解的实验数据。NiFe_2 O_4的最小带隙为1.53eV宽的间接带隙，位于少数自旋通道中。
2013-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accurate prediction of band gaps and optical properties of HfO$_2$
我们报告的光学性质的各种多晶型的密度泛函理论的框架内预测的氧化硅。采用全势线性缀加平面波方法，交换势采用Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势，关联势采用局域密度近似。单斜晶系，立方晶系，和四斜晶系的晶胞，和模拟退火为基础的模型的无定形氧化铝完全放松相对于内部位置和晶格参数。由此获得的带隙为5.76 eV，5.88 eV，6.54 eV，和5.5 eV的单斜晶系，立方晶系，四方晶系，和非晶氧化物，分别与现有的实验数据非常吻合。计算了介电函数，并预测了相对于实验数据的光谱权重向更高能量的偏移。这归因于用于计算介电函数的随机相位近似，而不是能带结构的不准确。
2016-07-18 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Half-metallicity and giant magneto-optical Kerr effect in N-doped NaTaO$_3$
采用密度泛函理论（DFT）的改进Becke-Johnson（mBJ）方法研究了N掺杂NaTaO $_3$的电子和磁光性质.的mBJ结果揭示了半金属性质的NaTaO $_2$ N，在广义梯度近似得到的结果相反。我们发现在725 nm波长（可见光区域）处的2.16 $^{\circ}$的巨大极性克尔旋转，这与其他半金属钙钛矿以及原型半金属PtMnSb相比是高的。
2013-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic and Electronic properties of cubic bulk and 001 surface of CsPbBr3
利用第一性原理计算对CsPbBr 3的立方体及其（001）面进行了计算，揭示了其电子和光电性质.各种计算方案，如GGA，GGA+SOC和高精度的修正贝克约翰逊势（mBJ）的应用。从mBJ得到的电子能带隙的计算结果与现有的实验结果接近。立方体相的机械稳定性进行了研究，并发现绕过其他结构相。体相和表面的光吸收都超过了非铅基立方卤化物和锌基有机-无机杂化物。
2021-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Density functional study of electronic structure, elastic and optical properties of MNH$_2$ (M=Li, Na, K, Rb)
本文采用第一性原理密度泛函方法对氮基固体贮氢材料LiNH $_2$、NaNH $_2$、KNH $_2$和RbNH $_2$的电子结构、弹性和光学性质进行了系统的研究。用标准密度泛函理论和色散修正的密度泛函理论计算了基态结构性质。我们发现范德华相互作用在LiNH $_2$中占主导地位，而在其他碱金属酰胺中相对较弱。计算的弹性常数表明，所有的化合物是机械稳定的和LiNH $_2$被发现是较硬的碱金属酰胺材料。计算熔融温度，其遵循顺序RbNH $_2$ $<$ KNH $_2$ $<$ NaNH $_2$ $<$ LiNH $_2$。用改进的B-J势计算了化合物的电子能带结构，发现所有化合物都是带隙较大的绝缘体. [NH $_2$ ] $^-$衍生态在整个价带区完全占主导地位，而金属原子态占据导带。利用计算得到的能带结构分析了价带和导带之间不同的带间光跃迁。我们的计算表明，这些材料具有相当大的光学各向异性。
2014-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of chalcopyrite type CuGaTe$_2$ and chalcostibite CuSbS$_2$
采用密度泛函理论和在常数弛豫时间近似下求解Boltzmann输运方程的方法，研究了Cu GaTe $_2$（一种空穴掺杂的三元铜基黄铜矿型半导体）的电子和输运性质.采用全势线性缀加平面波方法，用Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势计算了电子能带结构。计算的禁带宽度为1.23 eV，与实验值1.2 eV一致。的载流子浓度和温度依赖的热电性能的CuGaTe $_2$的推导，和$zT= 1.69$的品质因数是在950 K下获得的$3.7\cdot10^{19}$ cm $^{-3}$的空穴浓度，与最近的实验发现的$zT= 1.4$，确认CuGaTe $_2$是一种有前途的材料，用于高温热电应用。p型CuGaTe $_2$的良好热电性能与来自重带和轻带的组合的各向异性输运相关联。同样，对于CuSbS $_2$（硫锑酸盐），p型掺杂比n型掺杂获得更好的性能。热电势随温度和浓度的变化表明CuSbS $_2$在低温下将是一种良好的热电材料，类似于同构CuBiS $_2$化合物。
2014-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Assessment of the GLLB-SC potential for solid-state properties and attempts for improvement
基于Gritsenko等人（GLLB）[Phys.Rev.A51，1944（1995）]的工作，Kuisma等人[Phys.Rev.B82，115106（2010）]计算固体中带隙的方法显示出比常见的局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）精确得多。GLLB-SC势（SC代表固体和相关性）的主要特征是导致非零导数不连续性，该不连续性可以方便地计算，然后添加到Kohn-Sham带隙中以与实验带隙进行比较。在这项工作中，GLLB-SC与其他方法，例如，修正的Becke-Johnson（mBJ）势[F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]，用于电子、磁性和密度相关性质。结果表明，对于带隙，GLLB-SC不执行以及mBJ的系统具有小的带隙和强相关的系统，但平均类似的精度作为混合泛函。巡游金属上的结果表明，GLLB-SC显著高估了磁矩（比mBJ高估得多），但导致电场梯度的优异结果，通常不推荐使用mBJ。为了改善结果，还测试了GLLB-SC电位的变体。
2017-12-18 cond-mat.mtrl-sci
High pressure structural, electronic, and optical properties of polymorphic InVO4 phases
本文采用投影缀加波方法对多晶型InVO $_4$相进行了详细的密度泛函理论计算。从正交\emph{(Cmcm)}到单斜\emph{(P2/c)}结构的一级结构相变发生在5.6 GPa附近，伴随着16.6 $\%$的大体积坍塌，这与先前报道的实验数据一致。这种转变也导致钒原子的配位数从4增加到6。计算的平衡和高压结构性能的两个InVO $_4$阶段，包括晶胞参数，状态方程，和体积模量，是在良好的协议与现有的实验数据。此外，可压缩性被发现是高度各向异性和\emph{b}轴是更可压缩比其他两种结构。计算了这两个相的电子能带结构，发现正交和单斜InVO $_4$的带隙分别为4.02和1.67 eV，在线性增广平面波方法中实现的Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势内。我们进一步研究了这两种结构的光学性质，如介电函数，折射率和吸收光谱。从这些结果的含义，它可以提出，高压InVO $_4$相可以是更有用的比正交相的光催化应用。
2016-03-01 cond-mat.mtrl-sci
First principle study of electronic, magnetic and thermoelectric properties of Co$_2$YPb (Y = Tc, Ti, Zr and Hf) full Heusler: Application to embedded automotive systems
Abdelhamid Ibn Badis University（阿卜杜勒-哈米德·伊本巴迪斯大学）
本研究通过DFT计算揭示了Co₂YPb全Heusler合金的半金属铁磁性和优异热电性能，为嵌入式汽车系统和自旋电子器件提供了潜在材料方案。
2025-12-26 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
Tunable Electronic Structure and Topological Properties of $LnPn$ ($Ln$=Ce, Pr, Gd, Sm, Yb; $Pn$=Sb, Bi)
我们对$LnPn$化合物（$Ln$ = Ce，Pr，Gd，Sm，Yb; $Pn$ = Sb，Bi）的电子结构和能带拓扑性质进行了系统的第一性原理研究。假设$f$-电子很好地定位在这些材料中，混合功能和修改后的贝克-约翰逊计算得到的电子结构与实验观察结果吻合良好，而广义梯度近似计算严重高估了带反转。从Ce到Yb，观察到随着$Ln$原子序数的增加，带反转系统地减少，Ce $Pn$和Yb $Pn$的$\mathcal{Z}_2$分别为[1; 000]和[0; 000]。在这两个混合功能和修改后的贝克-约翰斯计算，拓扑非平凡平凡的过渡，预计周围SmSb锑化物和周围DyBi铋化物。这种变化与镧系收缩有关，但不同于简单的压力效应。
2018-11-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio study of the effect of bromide mixing into RbPbI$_3$ on the structural, electronic and optical properties
基于卤化物preovskites的超高效率和成本效益的光致光伏器件为正在进行的光伏研究带来了革命，超出了科学界的期望。然而，结构稳定性是一个严重的问题，阻碍了它们在器件级的大规模集成。具有卤化物混合的组成工程已经成为处理该问题而不损害装置效率的有效方式。在此，使用密度泛函理论计算溴混合正交$\rm{{RbPb(I_{1-x}Br_x)_3}}$（其中，$\rm{x}=0.25$、$0.50$和$0.75$）的结构、电子和光学性质。用PBE（Perdew-Burke-Ernzerhof）势和TB-mBJ（Tran Blaha modified Becke Johnson）势计算了电子能带结构和态密度. PBE和TB-mBJ分别获得了$\rm{x}=0.50$溴混合的最低能隙$2.288$和$2.986$ eV。相比之下，混合溴化物相具有较小的有效质量，有利于更好的载流子传输通过混合卤化物。使用PBE，激子似乎是Mott-Wannier类型。然而，TB-mBJ预测的激子是Frenkel型溴混合的$\rm{x}=0.75$和莫特-万尼尔型的所有其他混合下的研究。对于I和Br的等量混合物，分别使用PBE和TB-mBJ，观察到光谱极限最大效率（SLME）在$14.0$和$4.1$的最高值处。计算的性质与文献报道的类似结构的数据一致。
2022-04-01 cond-mat.mtrl-sci
Effects of biaxial strain and local constant potential on electronic structure of monolayer SnSe
利用考虑自旋轨道耦合效应的修正Becke-Johnson交换势（mBJ）研究了双轴应变和局域恒电位对单层SnSe电子结构的影响.我们的研究结果表明，基本带隙的大小可以通过双轴应变调谐。压应变（拉应变）使带隙变窄（变大），压应变使带隙由准直接带隙转变为间接带隙。此外，考虑到任何电子结构的调整是通过改变晶体中的周期性电位分布来实现的，我们直接向松饼锡球添加恒定电位（CP）。结果表明，正电荷态和负电荷态的电荷态分别使带隙变窄和变大。在0.9 Ry的CP，超导体-金属转变出现，有趣的是，一种新的类型的近线性色散发生在带边。本文的工作对进一步开展实验和理论研究具有一定的启发意义。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci
First principles prediction of structural and electronic properties of TlxIn(1-x)N alloy
从第一性原理出发，研究了Zn掺杂TlxIn（1-x）N合金的结构和电子性质.在密度泛函理论（DFT），修正的贝克-约翰逊（MBJLDA）方法的交换相关势，和完全相对论赝势的能带结构已经得到。在该假设合金中计算的带隙对Tl含量的依赖性表现出直到25%的铊含量的线性行为，其中其值变得接近于零。反过来，在布里渊区的伽马点处的分裂能量，与自旋-轨道耦合有关，预计在相对低的约5%的铊含量下与带隙的值相当。这些结果表明，TlxIn（1-x）N合金作为一种有前途的光电应用材料。此外，TlN的能带结构揭示了拓扑绝缘体所具有的一些特殊性质。
2014-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Elastic and Electronic Properties of $SmFeO_3$ using Density Functional Theory
我们在密度泛函理论的框架下对正交晶系钐正铁氧体$SmFeO_3$的结构、弹性和电子性质进行了第一性原理模拟。一些不同的密度泛函，如局域密度近似，广义梯度近似，Hubbard相互作用修正的泛函，修正的Becke $-$ Johnson近似和Heyd $-$ Scuseria $-$ Ernzerhof混合泛函被用来模拟电子交换关联.我们估计了$SmFeO_3$不同磁位形的基态能量。$SmFeO_3$的晶体结构的特征在于在晶格参数，原子位置，相关的离子半径，键长和键角。根据其弹性性质模拟了$SmFeO_3$正交结构的稳定性。对于电子结构的模拟，我们提供了估计的基础上密度泛函与不同程度的计算复杂性的雅各布阶梯。
2020-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Polymorphism and thermodynamic ground state of Silver fulminate studied from van der Waals density functional calculations
雷酸银（AgCNO）是一种起爆药，在环境条件下以正交晶系（\emph{Cmcm}）和三方晶系（\emph{R$\bar{3}$}）两种多晶相存在。在本研究中，我们使用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法研究了压力和温度对多晶型物相对相稳定性的影响。van der Waals相互作用在预测相稳定性中起着重要的作用，并且它们可以通过与标准DFT泛函相反的半经验色散校正方法有效地捕获。基于我们使用DFT-D2方法的总能量计算，发现\emph{Cmcm}结构是在所研究的压力和温度范围内的优选热力学平衡相。HIBRATPDMATHABMM和\emph{R$\bar{3}$}相分别表示为AgCNO的$α$和$β$形式。此外，压力诱导的多晶型相变被视为使用DFT泛函和相同的是没有观察到与DFT-D2方法。研究了两种多晶相的状态方程和压缩性。采用全势线性缀加平面波方法，在Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势下计算了电子结构和光学性质.计算的电子结构表明，$α$，$β$相是间接带隙绝缘体的带隙值分别为3.51和4.43 eV。通过电荷密度图和偏态密度图分析了化学键的本质。光学各向异性，电偶极跃迁和光敏性的多晶型进行了分析，从计算的光谱。总之，本研究为实验者提供了早期指示，以避免形成不稳定的$β$ -AgCNO形式。
2014-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Computational study of structural, electronic and optical properties of crystalline NH$_4$N$_3$
采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势（PW-PP）方法，对正交晶系叠氮铵（NH $_4$ N $_3$）的结构、电子、成键和光学性质进行了系统的计算研究.半经验色散修正方案已被用来解释分子晶体NH $_4$ N $_3$中的非键相互作用。用色散修正方法得到的基态晶格参数和分数坐标与实验结果吻合得很好。我们计算了NH-$_4$-$_3$的单晶弹性常数，并通过观察到的弹性常数（C $_{33}$ $>$ C $_{11}$ $>$ C $_{22}$）的顺序解释了它的敏感性.采用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法和最近开发的Tran-Blaha修正Becke-Johnson（TB-mBJ）势泛函计算了电子结构和光学性质。TB-mBJ电子结构表明NH $_4$ N $_3$是直接带隙绝缘体，带隙为5.08 eV，而用标准广义梯度近似计算的带隙为4.10 eV。通过计算三种不同晶轴方向的介电函数和折射率等光学常数，分析了晶体的光学各向异性。吸收光谱表明，NH $_4$ N $_3$对紫外光敏感。此外，我们还分析了NH $_4$ N $_3$的爆轰特性使用报告的生成热和计算的密度。用Kamlet-Jacobs经验公式计算得到NH $_4$ N $_3$的爆速为6.45 km/s，爆压为15.16 GPa。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Multiple low-energy excitons and optical response of $d^0$ double perovskite Ba$_2$ScTaO$_6$
大带隙绝缘体被认为在光催化剂、介质谐振器和干涉滤波器等方面有着广阔的应用前景。基于同步辐射X射线衍射、漫反射测量和密度泛函理论，我们报道了合成的$d^0$双钙钛矿Ba $_2$ ScTaO $_6$的晶体结构、光学响应和电子性质。与先前的预测相反，电子带隙被发现是大的，$\sim 4.66$ eV。光学响应的特征在于存在多个激子模式延伸到可见光范围。基于Elliot公式，对直接带隙激子进行了详细的研究.基于密度泛函理论在广义梯度近似下对电子性质的研究严重低估了电子能隙。为了达到一个定量的协议，我们考虑不同的可用口味的修改贝克-约翰逊交换相关势，并讨论其对电子和光学性质的影响。
2022-04-13 cond-mat.mtrl-sci
High Pressure Structural Stability, and Optical Properties of Scheelite type ZrGeO$_4$ and HfGeO$_4$ X-ray Phosphor Hosts
对白钨矿型MGeO $_4$（M = Hf和Zr）化合物进行了\emph{Ab-initio}计算，该化合物在X射线成像等方面有着广泛的应用。通过密度泛函理论计算，研究了这些化合物的高压结构稳定性、弹性常数、电子结构和光学性质。采用两种不同的密度泛函方法，即平面波赝势方法（PW-PP）和全势线性缀加平面波方法（FP-LAPW）。基态结构和振动性质的计算和发现与实验数据符合得很好。Zr和Hf锗酸盐的压缩性被发现是各向异性的，因为a-轴是由于Ge-O键沿a-轴的存在下，这是进一步证实了从以下的C $_{11}$ $>$ C $_{33}$的弹性常数的顺序的c-轴上的可压缩性较低。用最近发展的Tran Blaha修正的Becke Johnson势计算了化合物的电子结构。电子结构的计算表明，化合物是绝缘体，ZrGeO $_4$和HfGeO $_4$的禁带宽度分别为5.39 eV和6.25 eV.这些化合物的光学各向异性揭示从计算的光学性质，如复介电函数，折射率，和吸收系数。此外，它被观察到，Ti掺杂的ZrGeO $_4$和HfGeO $_4$原来是一个很好的荧光体，因为原始的化合物具有大于可见光范围的能隙后，Ti掺杂的带隙减少，结果发射光谱发生在可见光区，并在本研究中得到很好的解释。
2014-05-29 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
Structural stability, vibrational and bonding properties of potassium 1,1$'$-dinitroamino-5,5$'$ bistetrazolate: An emerging green primary explosive
1，1 $'$ -二硝基氨基-5，5 $'$双四唑钾（K $_2$ DNABT）是一种富氮（50.3 $\%$，按重量计，\ce{K2C2N12O4}）绿色起爆药，具有高性能特征，即爆速（D = 8.33 km/s）、爆压（P = 31.7 GPa）和快速起爆能力，可替代现有的有毒起爆药。本文报道了K $_2$ DNABT的结构、状态方程、振动光谱、电子结构和吸收光谱的密度泛函理论计算结果。我们用DFT-D2方法讨论了弱色散相互作用对结构和振动性质的影响。我们发现各向异性压缩性（b $<$ a $<$ c）的压力依赖的结构特性。预测的体积模量表明，该材料比氰尿三叠氮（\ce{C3N12}）更硬，比叠氮化铅（\ce{Pb(N3)2}）更软。所有的振动模式的一个完整的归属已作出，并与现有的实验结果进行了比较。计算的区域中心IR和拉曼频率显示出蓝移，这导致压缩后晶格的硬化。此外，我们还计算了电子结构和吸收光谱使用最近开发的Tran Blaha-修改的Becke Johnson势。结果表明，K $_2$ DNABT是一种直接带隙绝缘体，带隙为3.87 eV，价带顶主要由氧和氮原子的$2p$ -态控制. K $_2$ DNABT在四唑盐分子内表现出混合的离子（钾离子和四唑盐离子之间）和共价特征。离子键的存在表明，所研究的化合物是相对稳定和不敏感的共价原色。从计算的吸收光谱，材料被发现在紫外光…
2015-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Structural, vibrational, and electronic properties of TlReO4 studied using a first principles approach
目前的工作提供了广泛的DFT研究TlReO 4使用赝势方法理解的结构和振动性质和全电位线性缀加平面波方法的电子能带结构和相关的光学性质。用LDA泛函计算的体积模量值29.77 GPa与实验值26 GPa接近。沿主轴的弹性常数的顺序清楚地表明了Re和O3原子在该材料的结构和机械性能中的关键作用。通过密度泛函微扰方法（DFPT）对玻恩有效电荷（BEC）和伽马点声子频率的分析也表明了这些原子的重要性。BEC的各向异性性质主要是由于O3原子。Re-O3键的不对称伸缩是导致高频区高强度红外峰的主要原因，而第二强的红外峰则是由于这些键的对称伸缩以及Re-O2键的不对称伸缩引起的。为了得到精确的电子能带结构，除了考虑了自旋轨道耦合（SOC）和反-布拉哈修正的贝克-约翰逊（TB-mBJ）势外，还考虑了自旋轨道耦合（SOC）. SOC的包含清楚地示出了从TB-mBJ实现的带隙4.82eV减小的带隙4.71eV，这主要归因于Re d态的0.08eV分裂。态密度（DOS）研究表明，导带底（CBB）主要由Re d态组成，而对价带顶（VBT）的贡献主要来自氧p态。这种材料的键合性质也已解决使用DOS，这是进一步验证通过电子电荷密度图。虽然这种材料的光学性质被发现是各向异性的，但在较低的能量值可以看到光学各向同性。
2019-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and optical properties of well-known primary explosive: Mercury fulminate
雷汞（MF）是17世纪以来著名的起爆药之一，多年来一直发挥着不可估量的作用。然而，在其发现300年后，最近才确定了正确的分子和晶体结构。在本研究中，我们报告的压力依赖的结构，弹性，电子和光学性质的MF。非局域修正方法已被用来捕捉弱范德华相互作用的层状和分子能量MF。在所测试的非局部校正方法中，optB 88-vdW方法对所研究的化合物效果良好。得到的平衡体积模量表明，MF是软比众所周知的起爆药雷酸银（SF），叠氮化银和叠氮化铅。MF在压力作用下表现出各向异性压缩性（b>a>c），相应的弹性模量按C22>C11>C33的顺序减小。结构和力学性能表明，由于Hg的高压缩性，MF对沿c轴的爆轰更敏感（类似于RDX）。沿轴的非键相互作用。采用全势线性缀加平面波方法，在最近发展的Tran-Blaha修正的Becke-Johnson（TB-mBJ）势下计算了含自旋轨道相互作用的电子结构和光学性质.计算的SF和MF的TB-mBJ电子结构表明，这些化合物是间接带隙绝缘体。此外，还发现SF和MF的Ag和Hg原子的4d和5d态的SO耦合分别更加明显。偏态密度和电子电荷密度图被用来描述化学键的性质。Ag-C键比Hg-C键更有方向性，这使得SF比MF更不稳定。SO耦合对光学性质的影响也进行了研究，发现这两种化合物是显着的。
2016-03-01 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
Accurate theoretical bandgap calculations of II-VI semiconductors
在这封信中，我们提出了II-VI族半导体的带隙，计算全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法与修改的贝克-约翰逊（mBJ）的潜力。计算结果的准确性进行评估，通过比较它们与实验测量值。通过对本文结果的分析，我们发现mBJ势在预测II-VI族半导体的带隙方面是非常有效的。它还表明，mBJ的有效性是基于在高度相关的电子系统中的d-轨道的适当处理。
2012-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.comp-ph
Prediction model of band-gap for AX binary compounds by combination of density functional theory calculations and machine learning techniques
利用Kohn-Sham带隙和其他组成元素和晶体结构的基本信息作为预测因子，应用机器学习技术建立了156 AX二元化合物G 0 W 0带隙的预测模型。普通最小二乘回归（OLSR），最小绝对收缩和选择算子（LASSO）和非线性支持向量回归（SVR）方法被应用于多个水平的预测集。当用GGA（PBE）或修正的Becke-Johnson（mBJ）的Kohn-Sham带隙作为单一预测因子时，OLSR模型预测了随机选取的测试数据的G 0 W 0带隙，均方根误差（RMSE）为0.54 eV。当通过PBE和mBJ方法的Kohn-Sham带隙与一组代表组成元素和晶体结构的各种形式的预测因子一起使用时，RMSE显著降低。SVR的最佳模型产生0.18 eV的RMSE。以这种方式估计的一组大的带隙应该是有用的材料探索的预测。
2015-09-03 cond-mat.mtrl-sci
To study the structural, electronic and optical properties of predicted stable halide perovskites ABX3
用密度泛函方法计算了预测的稳定钙钛矿ABX 3的结构、光学和电学性质。修正的Becke-Johnson势也被用来研究电学和光学性质。态密度和电子能带结构计算表明，所预测的稳定卤化物钙钛矿ABX 3具有直接和间接带隙，在不同能量范围内计算了其介电函数、光学反射率、吸收系数、光学电导率、消光系数、折射率。KNiI_3和RbIrBr_3的静态介电函数最大值分别为3.5和3。SrLiF_3在26 eV处有最大的吸收峰，而SrLiF_3的折射率在24 eV处有最大吸收峰，当能量增加到27.5eV时，折射率下降到1以下。在可见光到紫外光范围内观察到了稳定的卤化物钙钛矿的最大光电导峰（1.7 - 30 eV）。SrLiF_3的最大电导峰位于24 eV处。第一次，所有的性能评估预测的稳定卤化物ABX 3钙钛矿报道，因为没有理论工作，但大多数的物理性能。
2022-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Time-dependent density functional theory of high-intensity, short-pulse laser irradiation on insulators
我们计算了超短激光脉冲在SiO_2（α-石英）中的能量沉积，以期建立预测损伤和纳米颗粒产生的系统学。的理论框架是时间相关的密度泛函理论，在多尺度表示的实时方法实现。对于最现实的模拟，我们采用了一个元GGA科恩-沙姆潜力类似的贝克和约翰逊。我们发现，在介质中的沉积能量可以准确地建模为局部电磁脉冲注量的函数。对于从低于熔化阈值到远远超过烧蚀阈值的强度范围，能量沉积函数反过来可以很好地拟合强场凯尔迪什公式。我们发现合理的协议之间的损伤阈值和所需的能量熔化基板。通过将衬底转换为原子流体的能量估计的烧蚀阈值高于测量值，表明该过程的非热性质的意义。发现消融深度的公平协议。
2014-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Driven Topological Phase Transition in the Yb Chalcogenides YbO and YbS
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，采用修正的Becke-Johnson局域密度近似加Hubbard U（MBJLDA+U），研究了Yb硫属化合物YbO和YbS在常压和高压下的能带结构.结果表明，在常压下，YbO和YbS都具有平凡的能带拓扑结构，而在高压下则具有非平凡的能带拓扑结构。拓扑相变是由压力驱动的5d-和4f -轨道之间的时间反演不变动量（TRIM）点X的单带反转减少。在[001]表面上通过紧束缚模型计算确定的一对金属表面态共存的体狄拉克锥也证明了高压下YbO和YbS的非平凡能带拓扑。
2015-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic and Optical Properties of γ- and θ- Alumina by First Principle Calculations
在密度泛函理论（DFT）框架下，用第一性原理研究了γ-Al_2O_3和θ-Al_2O_3的电子和光学参数.计算方法是基于全势线性缀加平面波方法（FP-LAPW）的广义梯度近似（GGA），局域密度近似（LDA），和修改的贝克-约翰逊势（mBJ）。结果表明，γ-Al 2 O3和θ-Al 2 O3的直接带隙分别为5.375 eV和4.716 eV。这些材料的一些光学参数也进行了研究。γ-Al_2O_3和θ-Al_2O_3的介电常数实部分别为3.259和3.694，与实验值（3.416）接近。γ-Al_2O_3和θ-Al_2O_3的折射率分别为1.806和1.922，与实验值1.86吻合较好。GGA的结果与实验结果一致，并且优于其他近似。GGA和LDA结果之间没有显著差异。结果表明，该材料可作为太阳能电池结构中的透明导电层，可在较宽的能量范围内工作。
2019-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Band Structure Engineering, Optical, Transport, and Photocatalytic Properties of Pristine and Doped Nb3O7(OH): A Systematic DFT Study
本研究通过系统DFT分析，探究原始及Ta/Sb掺杂Nb3O7(OH)的结构、能带工程等特性，发现掺杂可减小带隙、红移光学阈值并提高载流子迁移率，为其光催化及光电化学应用提供理论依据。
2025-02-14 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, magnetism, and optical properties of orthorhombic GdFeO3 from first principles
正交晶系的GdFeO $_3$由于其磁结构类似于众所周知的BiFeO $_3$材料，近年来引起了人们的广泛关注。我们研究了正交晶系GdFeO $_3$的电子结构，磁性和光学性质的密度泛函理论计算。采用改进的Becke-Johnson（mBJ）交换势对电子结构进行了描述。计算结果表明，正交晶系GdFeO $_3$的G型反铁磁（Fe自旋的G-AFM有序）相是稳定的.与mBJ计算的半导体带隙，大大大于与GGA，是在最近的实验值很好的协议。此外，我们还研究了自旋轨道耦合对电子结构的影响，并用mBJ计算了复介电函数和光子能量的光学函数。磁交换相互作用也进行了研究，这给出了接近实验观察到的Neel温度。为了支持我们的结果，我们研究了菱面体（R3 c）BiFeO $_3$与mBJ的电子结构的比较。这些导致一个令人满意的理论理解的电子结构，磁性和正交晶系GdFeO $_3$的光学性质，并可以帮助阐明其他类似材料的电子结构和光学性质。
2016-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Potential thermoelectric materials $\mathrm{CsMI_3}$ (M=Sn and Pb) in perovskite structures from the first-principles calculations
采用第一性原理计算和半经典Boltzmann输运理论，同时考虑电子和声子输运，研究了卤化物钙钛矿$\mathrm{CsMI_3}$（M=Sn和Pb）的热电性质.电子部分使用修改的贝克和约翰逊（mBJ）交换势，包括自旋轨道耦合（SOC），而声子部分使用广义梯度近似（GGA）计算。研究发现，SOC对n型功率因数有显著的不利影响，而对p型掺杂影响不大，这可以通过考虑SOC对导带和价带的影响来解释。计算结果表明，$\mathrm{CsSnI_3}$和$\mathrm{CsPbI_3}$的晶格热导率非常低，相应的室温晶格热导率为0.54 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$和0.25 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$。在1000 K时，当散射时间$τ$ = $10^{-14}$ s时，$\mathrm{CsSnI_3}$和$\mathrm{CsPbI_3}$的最大优值$ZT$分别达到0.63和0.64，当$τ$ = $10^{-15}$ s时，最大优值$ZT$分别达到0.49和0.41。这些结果使我们相信钙钛矿结构的$\mathrm{CsMI_3}$（M=Sn和Pb）可能是潜在的热电材料。
2016-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Insights into the structural, electronic and optical properties of X$_2$MgZ$_4$($X=$ Sc, Y; $Z=$ S, Se) spinel compounds: Materials for the future optoelectronic applications
Islamia College University（伊斯兰学院大学）
本文应用密度泛函理论结合广义梯度近似和修正Becke-Johnson交换势，研究X$_2$MgZ$_4$($X=$ Sc, Y; $Z=$ S, Se)尖晶石化合物的结构、电子和光学性质，发现其均为稳定的立方结构且具有直接带隙，适用于未来光电器件应用。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of the physical properties of cubic perovskite oxides $SrXO_3 \;(X =Sc,\; Ge,\; Si)$
采用密度泛函理论（DFT）和Wien 2k程序对立方钙钛矿氧化物$SrXO_3\; (X=Sc,\; Ge,\; Si)$的电学、光学和热电性质进行了研究。该代码基于不同的近似，如广义梯度近似GGA，PBESol，LDA，WC和修改的Becke-Johnson交换势（mBJ，nmBJ和unmBJ）。用PBEsol泛函计算了结构性质和优化结果，结果与实验结果吻合较好。利用nmBJ近似，详细分析了其电学、热电和光学等物理性质。结果表明，$SrSiO_3$和$SrGeO_3$具有开放能隙，$SrScO_3$具有金属行为.在可见光范围内观察到约为$94\%$至$97\%$的平均透射率。电导率随温度的增加证实了使用BolzTrap封装的热搅拌对载流子浓度的影响。最后，对$X=\; Ge$和$Si$的声子色散进行了研究，结果表明，$X=\; Ge$和$Si$的结构相对稳定，而$SrScO_3$的结构是动态不稳定的。这些结果证明了这些材料可以在传感器的光电子学的许多应用和制造中被利用的能力。
2022-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Efficient and improved prediction of the band offsets at semiconductor heterojunctions from meta-GGA density functionals
Accurate theoretical prediction of the band offsets at interfaces of semiconductor heterostructures can often be quite challenging. Although density functional theory has been reasonably successful to carry out such calculations and efficient and accurate semilocal functionals are desirable to reduce the computational cost. In general, the semilocal functionals based on the generalized gradient approximation (GGA) significantly underestimate the bulk band gaps. This, in turn, results in inaccurate estimates of the band offsets at the heterointerfaces. In this paper, we investigate the performa…
2022-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Achieving accurate ionization potential of semiconductors by the efficient Kohn-Sham scheme of density functional theory
尽管密度泛函理论的Kohn-Sham（DFT-Kohn-Sham）方案在大量的应用中取得了巨大的成功，但由于局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）中的自相互作用误差以及在表面计算中难以使用渐近长程势，DFT-Kohn-Sham方案一直不能得到可靠的半导体电离势（IP）。利用一种近似的优化有效势（OEP），即Becke-Johnson'06交换，探讨了OEP计算半导体激电的能力，并采用了一种既适用于短程势又适用于长程势的表面技术。结合LDA相关性，近似OEP已经实现了17个半导体的IP精度，这是类似于更复杂的$GW$近似（GWA），与计算成本只有LDA/GGA。这是第一次，这开辟了系统计算的半导体IP的DFT-科恩-沙姆计划的方式。$v_{xc}$的长程部分对于固体表面并不像对于原子和分子那样重要，因为波函数主要束缚在平板上，而较少暴露于渐近区域。尽管如此，它对总IP的贡献很大，因此不应简单地忽略。在不包括其影响的情况下，相同的GWA过程不太可能同时实现普遍准确的带隙和准确的IP，如在实际计算中确实看到的那样。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci
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
Comparative study of structural and electronic properties of GaSe and InSe polytypes
采用密度泛函理论（DFT），通过第一性原理计算，研究了层状GaSe和InSe半导体的平衡晶体结构、电子能带色散和带隙值.一些实用的算法，考虑到分散的相互作用进行测试，从经验格里姆修正多体分散计划。由于在计算中达到了最高的技术精度，解决了不同多型体的近简并能量-体积曲线，并得出了关于竞争多型体的相对稳定性的结论。预测的不同的多型体之间的平衡将如何移动的影响下的静水压力。从识别不同多型体特有特征的角度考察了能带结构，并考虑了交换相关势（XC势）的修正Becke-Johnson（mBJ）方案对能带色散的修正.作为改进带隙值预测的另一种方法，根据HSE 06方案对能带结构进行混合泛函计算，并讨论了与mBJ结果的关系。这两种方法很好地同意与实验结果和国家的最先进的GW计算。在直接差距和间接差距之间存在密切竞争的情况下，发现了一些差异（例如，此外，根据mBJ和HSE 06方案，揭示相对局域化状态的能带的准确位置略有不同。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
