Accurate and efficient structure factors in ultrasoft pseudopotential and projector augmented wave DFT
由衍射实验得到的结构因子是表征材料电子和结构性质的重要量之一。从平面波密度泛函理论（DFT）代码计算这个量的方法通常执行起来非常昂贵，需要在密集的真实空间网格上构建和评估电子密度。利用在范德比尔特超软赝势和投影仪增广波方法中发现的投影仪函数，我们实现了一种方法来计算结构因子，该方法通过分离对电子密度的快速变化的贡献并在对数径向网格上处理它们来避免使用密集网格。这种方法是成功地验证了对结构因子从全电子DFT和实验三个原型系统，使结构因子获得在所有电子的准确度在一小部分的成本，以前的方法为平面波DFT。
2022-09-25 cond-mat.mtrl-sci
An efficient procedure for the development of optimized Projector Augmented Wave basis functions
在投影增广波（PAW）方法中，局部势、基函数和投影函数在密度泛函理论（DFT）的应用中形成价波函数的全电子（AE）基。每个元素的这些势、基函数和投影函数的构造可能是复杂的，并且由于缺乏用于所有原子的PAW基组，能够利用PAW方法的几个代码已经被阻止使用。我们已经开发了一个程序，提高了PAW基集的建设的方便性和效率。一个进化算法被用来优化PAW基组，以准确地再现原子的散射特性，收敛良好，相对于在平面波基的能量截止。我们演示的情况下，Ga的4s，4p，和3d电子作为价的程序。计算与此Ga PAW基组是有效的，重现线性增广平面波（LAPW）计算的结果。我们还讨论了总能量收敛与能量截断和PAW集的匹配半径的大小之间的关系。
2010-08-04 cond-mat.mtrl-sci
DFT investigation of 3d transition metal NMR shielding tensors in diamagnetic systems using the gauge-including projector augmented-wave method
提出了一种基于密度泛函理论的方法，利用周期边界条件计算三维过渡金属核的核磁共振屏蔽张量。计算采用规范，包括投影增强波赝势方法。超软赝势和诱导近似对二阶磁响应的影响进行了深入研究。49Ti和51V核的方法的可靠性和强度与传统的量子化学方法相比，使用有限的有机金属系统的基准。通过与各种钒氧化物基化合物中51V核的实验数据进行比较，验证了无限系统的应用。各向同性化学位移的成功协议与屏蔽张量本征值的充分估计形成对比，揭示了纯交换相关泛函的限制相比，其确切的交换校正类似物。
2007-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Nonadiabatic Ehrenfest molecular dynamics within the projector augmented-wave method
我们推导出了非绝热Escherichfest分子动力学方程，该方程在电子随时间离散的情况下保持总能量。离散化在所有情况下都是时间依赖的，其中它或它的一部分取决于原子核的位置，例如，在原子轨道基组中，以及在投影增广波（PAW）方法中，其中增广函数取决于原子核的位置。我们已经推导、实现和分析了能量守恒方程及其最常见的一维测试系统近似，在此我们可以实现收敛到高精度的数值结果。基于一维的观测结果，我们利用PAW方法和含时密度泛函方法实现并分析了三维的Escherfest分子动力学。我们证明了我们的方法的适用性进行计算的小和中等大小的分子在绝热和非绝热制度。
2011-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Performance of Tao-Mo semilocal density functional in projector-augmented-wave method
我们评估了Tao-Mo半局部交换相关（TM）函数的性能[J. Tao和Y. Mo，Phys. Rev. Lett. 117，073001（2016）]使用具有维也纳从头算模拟包（VASP）中的平面波基组的投影增强波方法。元GGA水平的半局域泛函TM是一个通用的交换相关泛函，它可以精确地计算分子和固体的各种性质。TM的交换功能部分是由密度矩阵展开（DME）技术与缓变四阶梯度展开一起设计的。相应交换的相关泛函基于Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria（TPSS）泛函。我们评估的性能TM的固态晶格常数，体模量，带隙，内聚能和固体的磁矩。它已被建立，在平面波基TM泛函准确地执行在半局域水平上预测所有的固态性质。
2018-02-14 cond-mat.mtrl-sci
A real-space grid implementation of the Projector Augmented Wave method
提出了一种基于网格的实空间投影增强波（PAW）方法。Blochl [Phys.Rev.B50，17953（1994）]提出的用于密度泛函理论（DFT）计算的方法。使用均匀的三维实空间网格表示波函数，密度和潜力允许灵活的边界条件，有效的多重网格算法求解泊松和Kohn-Sham方程，并有效的并行化，使用简单的实空间域分解。我们使用PAW方法进行全电子计算的冻结核近似，与光滑的价波函数，可以表示在相对粗糙的网格。通过计算20个小分子的原子化能，以及铝的体弹性模量和晶格常数，证明了该方法的准确性。我们表明，该方法在计算效率方面与标准的平面波方法相当，但内存要求更高。
2004-11-09 cond-mat.mtrl-sci
The Projector Augmented-wave Method
本文的目的是给一个独立的描述的基本理论的投影仪扩增波（PAW）的方法，以及大多数的细节需要使该方法在实践中工作。这两个主题在前两节中介绍，而最后一节则专门介绍如何在从密度泛函理论（DFT）计算中提取非标准量时应用PAW变换的示例。
2009-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
Self-consistent Hubbard parameters from density-functional perturbation theory in the ultrasoft and projector-augmented wave formulations
使用线性响应理论的Hubbard参数的自洽评估对于基于Hubbard校正的密度泛函理论的定量预测计算是至关重要的。在这里，我们扩展了最近推出的基于密度泛函微扰理论（DFPT）的现场哈伯德$U$的计算方法，也计算站点间哈伯德$V$。DFPT允许显着降低计算成本，提高数值精度，并完全自动化的哈伯德参数的计算，通过重铸的线性响应的本地化扰动到一个阵列的单色扰动，可以计算在原始细胞。此外，在这里，我们概括了整个形式主义从范数守恒超软和投影增强波的配方，并金属基态。基准DFPT对传统的实空间哈伯德线性响应的超级电池后，我们证明了本扩展哈伯德制定的有效性，在确定平衡晶体结构的Li $_x$ MnPO $_4$（x= 0，1）和微妙的能量锂嵌入。
2021-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Core-hole excitations using the projector augmented-wave method and the Bethe-Salpeter equation
我们提出了一个实现的Bethe-Salpeter方程（BSE）的核心导带对的框架内的投影仪增强波方法。为了验证，该方法应用于$K$ -金刚石、石墨、六方氮化硼以及四种锂卤化物（LiF、LiCl、LiI、LiBr）的边缘。我们比较我们的结果与实验，以前的理论BSE结果，和密度泛函理论为基础的超原胞芯孔方法。在所有考虑的情况下，与实验的协议是极好的，特别是对于峰的位置以及精细结构。将BSE与超原胞核-孔谱进行比较，我们发现后者经常定性地再现实验谱，然而，它有时缺乏重要的细节。这是示出的$K$ -金刚石和氮的六方氮化硼，在那里我们能够解决内的BSE实验功能，缺乏在芯孔方法的边缘。此外，我们表明，在某些系统中的超原胞芯孔方法执行更好，如果激发的电子被添加到背景电荷。我们将这种改进的性能归因于减少的自我交互。
2022-06-23 cond-mat.mtrl-sci
A wavelet-based Projector Augmented-Wave (PAW) method: reaching frozen-core all-electron precision with a systematic, adaptive and localized wavelet basis set
提出了一种基于小波基的投影增强波（ProjectorAugmented-Wave ~（PAW））方法。我们将我们的小波PAW方法作为PAW库在ABINIT包[http://www.abinit.org]和BigDFT [http://www.bigdft.org]中实现。我们在原型系统中测试我们的实现，以说明我们的代码的潜在用途。利用小波等离子体波方法，我们可以模拟带电和特殊边界条件的系统，具有冻结核全电子精度。此外，我们的工作铺平了道路，大规模和潜在的N阶模拟PAW方法。
2016-05-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Graphics Processing Unit acceleration of the Random Phase Approximation in the projector augmented wave method
通过移植到图形处理单元（GPU）架构，加速了基于网格的投影增强波（gpaw）代码中相关能量的随机相位近似（RPA）。加速是通过对独立的向量/矩阵进行分组并将实现从内存限制转换为计算/延迟限制来实现的。通过这种方法，CPU和GPU实现都得到了增强。我们在几个代表性的系统上测试了GPU的实现：分子（O2），块状固体（Li 2 O和MoO 3）和吸附在金属表面的分子（N2/Ru（0001）和CO/Ni（111））。已经实现了从10+到40+的改进（8个GPU对8个CPU）。用8个GPU计算CO/Ni（111）表面的RPA仅需5.5h。因此，它是有前途的，采用非自洽RPA的常规表面化学模拟。
2013-07-30 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Dynamic transverse magnetic susceptibility in the projector augmented-wave method. Application to Fe, Ni, and Co
我们提出了一个第一性原理实现的动态横向磁化率的线性响应依赖于时间的密度泛函理论的框架。动态磁化率允许一个获得的磁振子色散以及磁振子寿命为特定的材料，这极大地促进了非弹性中子散射实验以及其他光谱技术的解释。我们将该方法应用于Fe，Ni和Co，并在基组大小，$k$点采样，光谱拖尾和未占用频带方面进行了彻底的收敛性分析。特别是，它示出，而间隙误差（声磁振子能量在$\mathbf{q}=\mathbf{0}$）是非常具有挑战性的收敛，自旋波刚度和色散关系本身是收敛参数的敏感性低得多。我们的最终结果与实验提取的磁振子色散关系，除了镍，这是众所周知的，交换分裂能量是很差的局部密度近似表示。我们还发现与以前的第一性原理计算很好的协议，并解释如何在计算的色散关系的差异，可以产生计算方法的细微差异。
2021-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the Projector Augmented-Wave Method for Stopping Power Calculations
University of Oxford（牛津大学）；University of Warwick（华威大学）；Alpha Ring International Limited（Alpha Ring International有限公司）；University of Cambridge（剑桥大学）
本研究评估投影缀加波（PAW）方法用于阻止功率模拟的适用性，开发了适配的PAW数据集生成选择工作流，应用于面心立方铝的质子阻止研究，探究了数据集设计及晶体沟道效应对带电粒子输运的影响。
2026-08-18 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Projector augmented-wave and all-electron calculations across the periodic table: a comparison of structural and energetic properties
我们构建了一个参考数据库的材料性能计算使用密度泛函理论在本地或广义梯度近似，和一个全电子或投影仪增强波（PAW）制定，验证和验证的第一性原理模拟。全电子计算使用全电势线性增强平面波方法，如在\texttt{Elk}开源代码中实现的，而PAW计算使用我们中的一些人在开源\texttt{PSlibrary}存储库和\texttt{Quantum ESPRESSO}分布中开发的数据集。我们首先计算晶格参数，体积模量，和能量差的碱金属，碱土金属，和$3d$和$4d$过渡金属在三个理想的，参考相（简单立方，面心立方，体心立方），代表一个标准化的晶体单原子固态测试。然后，如K. Lejaeghere { \it等}，[Critical Reviews in Solid State and Material Sciences 39，p 1（2014）]，我们比较了所有元素的状态方程，除了镧系元素和锕系元素，在他们的实验阶段（或者偶尔更简单，密切相关的一个）。PAW和全电子能量差和结构参数同意在大多数情况下，在几个毫电子伏/原子和百分之一的分数，分别。这种水平的协议，与以前的研究相比，还包括其他PAW和全电子数据的电子结构代码\texttt{VASP}和\texttt{WIEN2K}，并强调了目前的整体可靠性，国家的最先进的电子结构计算。与此同时，即使在简单的基本结构特性的同一公式中也会出现差异，…
2014-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Variational projector augmented-wave method: theoretical analysis and preliminary numerical results
CERMICS - Ecole des Ponts ParisTech（桥梁学校巴黎高等学院计算与应用数学中心）
该研究提出并分析了一种新的变分投影增强波方法，改进了平面波展开在电子结构计算中的收敛性，并通过理想化案例的数值测试验证了其效率。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
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
Implementation of the Projector Augmented Wave LDA+U Method: Application to the Electronic Structure of NiO
采用局域密度近似和多轨道平均场哈伯德模型（LDA+U）结合的全电子投影增强波方法（PAW），计算了NiO的绝缘反铁磁基态及其光学性质.电子和光学性质已被研究作为库仑排斥参数U的函数。我们发现，从约束LDA（U=8 eV）得到的值是不是最好的选择，而中间值（U=5 eV）再现实验磁矩和光学性能令人满意。在中间U处，带隙的性质是电荷转移和Mott-Hubbard型的混合物，并且在更高的U值处变得几乎纯电荷转移型。这是由于随着U值的增加，靠近价态顶部的氧2 p态增强。
2000-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal field coefficients for yttrium analogues of rare-earth/transition-metal magnets using density-functional theory in the projector-augmented wave formalism
本文提出了一种用密度泛函理论计算稀土/过渡金属（RE-TM）磁体晶场系数的方法。该方法的主要思想是计算RE-TM磁体的钇类似物（“Y-类似物”）的晶体场电势，即镧系元素已被钇取代的材料。处理Y-类似物的优点是避免了在DFT中处理高度局域化的4f电子的方法和概念上的困难，同时保留了主要负责晶体场的名义价电子结构。为了正确地描述在原子的核心区域中的晶体场势，我们使用DFT的投影增广波形式主义，它允许重建的全电荷密度和静电势。的Y-模拟晶体场电位相结合的径向4f的电荷密度在自相互作用校正计算获得的镧系元素，以获得晶体场系数。我们证明了我们的方法，包括9 RE-TM磁铁和元素Tb的10种材料的测试集。我们表明，计算出的易磁化方向与实验观察，包括正确的描述内的Tb和NdCo $_5$的基面的各向异性。我们进一步表明，Y-模拟计算一般同意定量与以前的计算使用开芯近似处理4f电子，并认为我们的简单的方法可能是有用的大规模计算筛选新的磁性材料。
2019-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning Local Potentials for Accelerated Electron-Phonon Interactions Calculations within the Projector Augmented-Wave Framework
Portland State University（波特兰州立大学）
本研究提出机器学习策略MLLocP，在保留全电子PAW形式的前提下，大幅加速了复杂材料的电子-声子相互作用计算，在多种材料上验证了其精度与效率。
2026-09-03 cond-mat.mtrl-sci
Implementation of an all-electron GW Approximation using the Projector Augmented Wave method: I. Formulation and application to the electronic structure of semiconductors
我们已经实现了所谓的GW近似（GWA）的基础上的全电子全电位投影增广波（PAW）方法。对于库仑相互作用W的屏蔽，我们测试了三种不同的等离子体磁极介电函数模型，并表明准粒子能量的准确性对这些模型的细节不敏感。然后我们应用这种新方法计算了一些小、中、大带隙半导体：Si，GaAs，AlAs，InP，SiMg $_2$，C和（绝缘体）LiCl的准粒子能带结构。一个特别的注意力是致力于收敛的自能相对于{ \bf k}-点的布里渊区和倒易空间$\bf G$ -向量的数量。最重要的结果是，虽然全电子GWA大大改善了半导体的准粒子能带结构，它并不总是提供正确的能带隙，原来声称的GWA赝势类型的计算。我们认为，价电子和核心电子之间的去耦是一个问题，是一些什么隐藏在一个赝势类型的方法。
1999-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Projector augmented-wave method: an analysis in a one-dimensional setting
Univ. Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité, Laboratoire Jacques-Louis Lions, UMR 7598, UPMC, CNRS（巴黎第七大学，索邦巴黎城，雅克-路易·利翁斯实验室，联合研究单位7598，巴黎第六大学，法国国家科学研究中心）
本文研究了一维情况下投影增强波（PAW）方法的数值分析，重点分析了在周期性设置中使用狄拉克势模型核的误差估计。
2017-12-13 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Projector augmented wave calculation of x-ray absorption spectra at the L2,3 edges
我们开发了一种基于密度泛函理论和投影缀加波方法的技术，以获得一般边缘处的X射线吸收截面，无论是在电偶极子和四极近似。该方法是Taillefumier等人的推广，PRB 66，195107（2002）。我们应用该方法计算了面心立方铜和赤铜矿（Cu_2O）中的Cu L_2，3边，以及斜方铜矿（2 H-MoS_2）中的S L_2，3边。的核心孔效应的作用，建模在一个超原胞的方法，以及分解成不同的角动量通道的频谱进行了详细研究。在铜，我们发现，最好的协议与实验数据时，得到的核心孔的影响被忽略。相反，在Cu_2O和2 H-MoS_2中都需要考虑芯孔效应。最后，我们表明，一个不可忽略的组成部分的SL 2，3边在2 H-MoS 2涉及过渡到国家的s字符在所有的能量尺度。包含这个角动量通道是强制性的，以正确地描述测量光谱的角度依赖性。我们认为，从Al到Ar的第三行元素的L2，3边缘处到s特征态的跃迁是定量显著的。
2013-04-23 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Implementation of an all-electron GW Approximation using the Projector Augmented Wave method: II. Application to the optical properties of semiconductors
我们使用我们以前实现的GW近似（GWA）的基础上的全电子全电位投影增强波（PAW）方法来研究小，中，大带隙半导体：Si，GaAs，AlAs，InP，Mg $_2$ Si，C和LiCl的光学性质。目的是研究局域场（LF）和准粒子（QP）修正的大小，使用局域密度近似（LDA）获得的计算的介电函数。我们发现，虽然QP校正倾向于将光谱中的计算结构与它们的实验对应物对齐，但LF效应不改变这些峰位置，而是系统地降低所有光谱中所谓的$E_1$和$E_2$结构的强度。$E_1$峰强度的降低使计算结果与实验结果的一致性变差，而$E_2$峰强度的降低则使计算结果与实验结果的一致性得到改善。由于静态介电常数是一个基态属性，与实验的其余差异应归因于LDA本身。另一方面，正如预期的那样，使用GW准粒子能量并包括LF效应的静态介电常数的计算对于所有半导体都被低估了。激子效应应该可以修正这种与实验的差异。
1999-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Using Non-covalent Interactions to Test Precision of Projector-Augmented Wave Data Sets
本研究针对PAW数据集精度测试难以定位误差来源的问题，利用分子二聚体非共价相互作用能揭示误差的短程与长程静电来源，并提出简单修正方案，可将氢键二聚体相互作用能误差平均降低一半以上。
2023-08-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Stochastic and Mixed Density Functional Theory within the projector augmented wave formalism for the simulation of warm dense matter
本文在投影缀加波形式体系中实现随机与混合DFT，以缓解平面波能量平方标度并改进赝势近似，通过单点和分子动力学计算给出1–50 eV固体密度碳的自扩散系数。
2023-01-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph physics.plasm-ph
Variational projector-augmented wave method: a full-potential approach for electronic structure calculations in solid-state physics
在固体物理学中，晶体的能量通常用Kohn-Sham方程的平面波离散来计算。然而，库仑奇点的存在需要使用大的平面波截止产生准确的数值结果。本文用变分投影缀加波方法分析了具有库仑势的周期线性哈密顿算子特征值的平面波收敛性。在VPAW方法中，一个可逆的变换被应用到原来的本征值问题，局部作用在以奇点为中心的球。在这种情况下，一个广义本征值问题需要解决使用平面波。我们表明，尖的VPAW本征值问题的本征函数的核的位置显着减少。然而，这些本征函数在以核为中心的球体处具有高阶导数不连续性。通过平衡这两个来源的错误，我们表明，VPAW方法可以大大提高平面波收敛的特征值与一个小的额外的计算成本。数值试验证实了该方法处理库仑奇点的效率。
2020-02-02 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math-ph
Erratum: Solution of periodic Poisson's equation and the Hartree-Fock approach for solids with extended electron states: application to linear augmented plane wave method
国际量子化学杂志第89版勘误表，第100页。第57-85号决议（2002年）
2002-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Covariant Jacobi-Legendre expansion for total energy calculations within the projector-augmented-wave formalism
本文提出协变 Jacobi-Legendre 模型以预测 PAW-DFT 中的缀加电荷密度，并在二维 MoS$_2$ 的 1H 到 1T 相变能垒计算中实现接近 DFT 精度且显著降低计算成本。
2024-10-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Self-consistent DFT+DMFT scheme in the Projector Augmented Wave : Applications to Cerium, Ce2O3 and Pu2O3 with the Hubbard I solver and comparison to DFT+U
在DFT+DMFT框架下，基于平面波投影增广波（PAW）DFT程序实现了电子密度的全自洽性。它允许在平面波方法内精确计算DFT+DMFT中的总能量。与基于最大局域化Wannier函数的框架相比，该方法很容易应用于f电子系统，如铈，氧化铈（Ce2O3）和氧化钚（Pu2O3）。为了对能量项进行正确的物理计算，我们发现必须计算自洽密度。形式主义是通用的，并不依赖于用于解决杂质模型的方法。计算进行内的哈伯德我近似，这是快速解决，并给出了一个很好的描述强相关的绝缘体。我们比较了DFT+DMFT和DFT+U解，并强调了它们的收敛密度的定性差异。我们强调，与DFT+U相比，DFT+DMFT不会破坏自旋和轨道对称性。因此，DFT+DMFT意味着，在相关金属和绝缘体的更好的物理描述之上，与DFT+U相比，相关绝缘体中非物理亚稳溶液的发生率降低。
2013-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fault-tolerant simulation of the electronic structure using Projector Augmented-Waves and Bloch orbitals
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出一种结合布里渊轨道k空间结构与单位元投影增强波（UPAW）的框架，用于解决强关联材料的容错量子计算问题，通过改进的算法实现更高效的资源利用。
2026-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el quant-ph
Mixed Stochastic-Deterministic Density Functional Theoretic Decomposition of Kubo-Greenwood Conductivities in the Projector Augmented Wave Formalism
该研究利用 mDFT 计算暖稠密物质中碳、氢、铍混合物的光导率，并通过分解 Onsager 系数揭示确定性、随机及混合电子跃迁的贡献。
2025-10-03 astro-ph.HE cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Accelerating finite-element-based projector augmented-wave DFT calculations with scalable GPU-centric computational methods
本文提出一种基于有限元的投影增强波方法，通过GPU中心计算和算法创新，实现大规模电子结构计算的高效与可扩展性，显著提升计算速度和精度。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Fast and scalable finite-element based approach for density functional theory calculations using projector-augmented wave method
本文提出PAW-FE方法，将投影缀加波方法与有限元基组结合，利用Chebyshev滤波子空间迭代和稀疏矩阵策略，实现比平面波方法快5至10倍的大规模DFT计算，可处理超过5万电子的体系。
2024-12-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First principles theory of the EPR g-tensor in solids: defects in quartz
本文提出了一种可靠地预测固体中顺磁缺陷的EPR g张量的理论。它是基于密度泛函理论和基于包括投影缀加波（GIPAW）的规范方法来计算全电子磁响应的。与现有的量子化学和实验数据的选择双原子自由基的方法进行了验证。然后我们进行了EPR ${\rm g} $ -张量在固态下的第一次预测，发现结果与实验非常符合的$E'_1$和替代的P缺陷中心在石英。
2001-12-21 cond-mat.mtrl-sci
NMR and NQR parameters of ethanol crystal
计算了乙醇稳定单斜晶相的电场梯度和化学屏蔽张量。采用周期平面波密度泛函理论中的投影增广波（PAW）和含规范投影增广波（GIPAW）模型。从X射线测量的晶体数据，以及结构，无论是所有原子，或只有氢原子的位置进行了优化，在密度泛函理论进行了分析。这些结构模型也进行了研究，包括半经验范德华修正的密度泛函理论。计算了这五种晶体模型的红外光谱。
2012-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Analytical PAW Projector Functions for Reduced Bandwidth Requirements
大规模电子结构计算需要现代高性能计算（HPC）资源，同样重要的是，成熟的HPC应用程序可以有效地利用这些资源。实空间网格为基础的应用程序的密度泛函理论（DFT）使用投影仪增广波方法（PAW）可以给出相同的精度DFT代码依赖于一个平面波的基础上，但表现出一个改进的可扩展性分布式存储器机器。PAW哈密顿算子的投影运算由于其受可用存储器带宽的限制而被认为是性能关键部分。我们调查的本地化PAW投影功能，它允许减少投影操作中的投影功能的网格表示的带宽要求的厄米函数的3D可分解的基础上的效用。1D基函数的额外动态采样几乎完全消除了内存传输。对于预期的内存带宽节省的定量评估，我们展示了GPU上的第一个实现的性能结果。最后，我们提出了一个PAW生成方案调整到解析给出的投影函数。
2019-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Optimization strategies developed on NiO for Heisenberg exchange coupling calculations using projector augmented wave based first-principles DFT+U+J
本文以NiO为原型系统，系统研究了基于PAW的第一性原理DFT+U+J计算中Hubbard U和Hund's J参数对布居分析选择的敏感性，并优化了海森堡交换耦合计算策略，最终将NiO海森堡参数相对实验的均方根误差降至13%。
2023-12-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
NMR shieldings from density functional perturbation theory: GIPAW versus all-electron calculations
我们提出了一个基准的密度泛函线性响应计算的NMR屏蔽内的规范，包括投影增强波方法对全电子增强平面波$+$本地轨道和非收缩高斯基组的结果，NMR屏蔽在分子和固态系统。一般来说，上述方法之间获得了极好的一致性。标量相对论效应被证明是相当大的核分子中的去屏蔽限制。小分量构成了相对论修正的重要部分。
2016-09-13 cond-mat.mtrl-sci
NMR chemical shielding for solid-state systems using spin-orbit coupled ZORA GIPAW
本文在VASP中实现了自旋轨道耦合ZORA GIPAW方法，用于固态系统NMR化学屏蔽张量的计算，并与现有方法在Sn、Hg、Pb分子及晶体团簇近似上取得良好一致性。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci
Accurate hyperfine couplings for C59N
我们确定了现有的从头计算量子化学计算的超精细耦合在最近的特点氮杂富勒烯，C59 N的缺点。在全电子计算的背景下，标准高斯基组不足以分辨原子核附近的自旋密度。使用投影仪增强波方法上实现的一个标准的赝势平面-波密度-功能框架，我们计算更准确的值费米接触相互作用。
2002-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Decay properties of spectral projectors with applications to electronic structure
Emory University（埃默里大学）；Université de Limoges - CNRS（利摩日大学-法国国家科学研究中心）；Ernst & Young GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft（安永会计师事务所）
利用逼近理论和矩阵分析的一般结果，研究大型稀疏Hermitian矩阵谱投影子的指数衰减性质，为非金属体系电子结构计算中的线性标度方法提供理论基础。
2012-03-18 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Ab initio electronic density in solids by many-body plane-wave auxiliary-field quantum Monte Carlo calculations
我们提出了精确的多体结果的电子密度在几种固体材料，包括Si，NaCl，和Cu。这些结果是使用从头算场量子蒙特卡罗（AFQMC）方法在一个平面波的基础上与范数守恒，多投影赝势工作。AFQMC已被证明是一个优秀的多体总能量方法。除了基态能量之外的观测量和关联函数的计算需要反向传播，本文讨论了反向传播在平面波基AFQMC框架下的适应性和实现。这一发展使我们能够计算关联函数，电子密度和原子间力，铺平了道路的几何优化和计算的热力学性质的固体。有限的超晶胞尺寸效应在多体框架中比在独立电子计算中要微妙得多。我们分析了电子密度的收敛性，并得到了热力学极限的最佳估计。从几个典型的密度泛函的密度基准对我们的近精确的结果。我们得到的电子密度也可以用来帮助构造改进的密度泛函。
2021-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Pulay forces in density-functional theory with extended Hubbard functionals: From nonorthogonalized to orthogonalized manifolds
我们提出了一个推导的精确表达式Pulay力的密度泛函理论计算增强扩展的哈伯德泛函，并产生于使用正交化的原子轨道作为投影仪的哈伯德流形。轨道重叠矩阵的平方根倒数的导数作为相关的李雅普诺夫（西尔维斯特）方程的封闭形式的解决方案。在超软赝势和投影增广波方法的框架内，并使用平面波基组的力的所产生的贡献的表达式。我们已经基准的情况下，NiO的总能量的有限差异，找到很好的协议，目前的实施。由于Hubbard校正的密度泛函理论计算的准确性-提供的Hubbard参数计算的考虑中的歧管-目前的工作铺平了道路，系统的研究固态和分子过渡金属和稀土化合物。
2022-05-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Linear optical properties of solids within the full-potential linearized augmented planewave method
提出了一种全电子全势线性缀加平面波（LAPW）方法计算线性光学性质的方案。概述了在随机相位近似下推导介电张量的理论背景，以及对称性考虑和光学常数之间的关系。动量矩阵元素的LAPW基础上进行了详细的评估，以及带间和带内的贡献的介电张量。结果为金属铝和金，我们crosscheck我们的结果sumrules。我们发现，光谱可以是非常敏感的布里渊区采样。对于金，相对论效应对介电函数的影响进行了研究。结果表明，标量-相对论效应比自旋-轨道耦合效应重要得多。讨论了Kohn-Sham本征态用激发态表示的可能性。
2004-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quasiparticle GW calculations for solids, molecules and 2D materials
我们提出了一个平面波实现的G 0 W 0近似内的投影增广波方法代码GPAW。十块体半导体和绝缘体的计算带隙平均偏离实验值0.2 eV（~ 5%）-唯一的例外是ZnO，其计算带隙过低约1 eV。类似的相对偏差被发现为32个小分子的测试集的电离势。衬底筛选的准粒子的能量和费米速度在支持的二维材料的正确描述的重要性是由石墨烯/h-BN接口的情况下说明。由于周期性重复的图像之间的长程库仑相互作用，使用截断的相互作用被发现是必不可少的，以获得收敛的结果为2D材料。对于所有的系统研究，等离子体激元极点近似被发现再现全频率的结果在0.2 eV内的计算速度有显着的增益。作为G 0 W 0的替代方案，有效的本地GLLBSC潜力产生比PBE 0杂交显著更好的结果。为了完整，我们提供了一个数学上严格和物理上透明的介绍准粒子态的概念。
2013-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Accurate projected augmented wave (PAW) datasets for rare-earth elements (RE=La-Lu)
我们提供了精确的投影增广波（PAW）数据集的稀土（RE）元素与一些建议的哈伯德U值允许有效的平面波计算。固态测试生成的数据集进行稀土氮化物。通过态密度（DOS）和状态方程（EoS）的比较，生成的数据集显示出与高精度全电子全势线性增广平面波加局域轨道（FLAPW+LO）计算相当的优异结果。Hubbard U值的三价稀土离子的确定根据混合功能的计算。我们相信，这些新的开源PAW数据集将允许对稀土材料进行进一步的研究。
2014-08-05 cond-mat.mtrl-sci
On the question of ferromagnetism in alkali metal thin films
采用局域自旋密度近似（LSDA）和PW91广义梯度近似（GGA），在密度泛函理论（DFT）的平面波投影缀加波（PAW）方法中计算了K和Cs的$(100)$薄膜的电子和磁性结构.只有一个6层Cs膜被发现具有铁磁（FM）状态，这是简并与顺磁（PM）状态在这些计算的准确性。这与有限厚度均匀凝胶模型（UJM）的结果不同。这些结果的实验上的过渡金属掺杂的碱金属薄膜和散装主机的影响进行了讨论。
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
All-electron magnetic response with pseudopotentials: NMR chemical shifts
本文提出了一种用赝势从头计算绝缘体全电子NMR化学位移的理论。它是为有限和无限周期系统制定的，并基于Bloechl [P. E. Bloechl，Phys.Rev.B50，17953（1994）]和Mauri等人的方法[F. Mauri，B.G. Pfrommer和S.G.路易，物理评论员。77，5300（1996）]。该理论成功地验证了分子的量子化学结果的选择比较，并在周期性系统的比较与平面波全电子结果金刚石。
2001-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Phonons from Density-Functional Perturbation Theory using the All-Electron Full-Potential Linearized Augmented Plane-Wave Method FLEUR
本文提出在FLEUR软件包中基于全势线性化缀加平面波方法实现密度泛函微扰理论计算声子，通过Sternheimer方程处理线性响应并设置动力学矩阵，对多种固体的声子色散计算结果与实验及有限位移法高度吻合。
2023-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning the Energetics of Electrified Solid/Liquid Interfaces
提出响应增强的机器学习方法，通过局部描述符和Born有效电荷学习带电金属表面能量学，扩展至二阶偏置效应，并解释了Cu(100)上OH吸附位点的pH依赖性。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Optical conductivity in disordered alloys : an approach via the augmented space recursion
本文计算了无规二元合金CuAu和AgAu的组态平均电导率。我们的公式是基于Mookerjee [J. Phys. C：Solid State Phys. { \bf 6} 1340（1973）]提出的增广空间形式主义，并且通过Viswanath和Müller [“The user friendly recursion method”，Troisieme Cycle de la Physique，en Suisse Romande（1993）]提出的递归过程直接获得光学电导率。
2005-12-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electronic excitations in solids with SPEX
我们描述的软件包DAC，它允许第一性原理计算的准粒子和集体电子激发在固体中使用的技术，从多体微扰理论。该方法基于全势线性增强平面波（FLAPW）方法，该方法平等对待核心电子和价电子，可应用于各种材料，包括过渡金属和稀土。经过讨论的基本功能，有助于高数值效率的代码，我们提出了说明性的结果准粒子能带结构计算的GW近似内的电子自能，电子能量损失谱与带间和带内跃迁以及局域场效应，和自旋波谱的巡回铁磁体。在所有情况下，包括多体相关条款导致非常好的定量协议与实验光谱。
2011-10-07 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
