Accurate numerical integration of an electron exchange hole with a screened Coulomb interaction
交换相关泛函的数值实现并不总是其理论规格的准确再现。例如，用于交换和关联的密度泛函可以由与库仑相互作用积分以形成能量的交换或关联空穴函数来定义。这种构造可以用来修改密度泛函，以用于任何电子-电子相互作用。它最突出的用途是在海德-斯库塞里亚-恩泽霍夫（HSE）功能，推广Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）模型的交换屏蔽库仑相互作用的误差函数形式。然而，我们发现在HSE交换孔集成的标准实施中存在不可忽略的数值误差。我们制定并实施了一种新的方法来评估交换孔集成，这是简单，准确，高效的。它的数值误差是有界的，并通过应用逼近理论的基本元素最小化。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Copper Phthalocyanine: a Comparative Density Functional Theory Study
本文采用密度泛函理论，利用几种不同的半局域和杂化泛函，对酞菁铜（CuPc）的电子结构进行了系统的研究，并将计算结果与实验结果进行了比较.我们发现，半本地功能失败定性为酞菁铜，主要是因为本地化轨道由于自相互作用的错误下绑定。我们讨论了一个适当的选择功能的研究铜酞菁/金属界面，并建议海德-Scuseria-Ernzerhof筛选的混合功能作为一个合适的妥协功能。
2008-01-04 cond-mat.mtrl-sci
The role of screened exact exchange in accurately describing properties of transition metal oxides: Modeling defects in LaAlO3
利用Heyd，Scuseria，and Ernzerhof（HSE）的筛选杂化泛函研究了宽带隙半导体LaAlO_3中多种本征缺陷的性质.在原始结构中，包括在筛选的混合泛函的确切交换，简化了带隙低估的问题，这是常见的半局部泛函，这使得准确预测的缺陷属性。我们提出了修正免费缺陷能级散装LaAlO3计算使用HSE，可能作为指导的光致发光实验的解释。
2013-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Importance of exact exchange to the geometric and electronic structures of Cs$_2$$B$$B'$$X_6$ double perovskites
采用第一性原理计算研究了无铅卤化物双钙钛矿（HDPs）Cs $ _2BB'X_6$（$B$ =Ag，Na; $B'$ =In，Bi; $X$ =Cl，Br）.我们发现，无论是几何结构和电子结构的HDP的Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）的混合功能得到的比Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）的功能。重要的是，我们发现DHP的电子结构对其几何形状非常敏感，特别是$B$ - $X$键长。因此，使用PBE优化的几何结构通过HSE泛函计算的电子结构可能仍然显著低估了带隙，而HSE优化的几何结构的计算提供了更令人满意的结果。DHP的带隙对它们的几何形状的敏感性为通过掺杂和合金化的能带结构工程开辟了一条有希望的道路。因此，本工作为进一步改进HDPs材料提供了有用的指导。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure Properties of UO2 as a Mott Insulator
本文利用密度泛函理论（DFT）研究了具有反铁磁1 k-、2k-和3 k-级结构的二氧化铀的结构、电子和磁性。在密度泛函理论中，通常的近似方法，如局域密度近似（LDA）或广义梯度近似（GGA），对于这种强关联电子系统，通常预测不正确的金属行为。采用Hubbard项修正f电子，LDA+U方法，以及采用屏蔽的Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）混合泛函进行交换关联（XC），我们得到了正确的绝缘体基态行为，带隙与实验符合良好.
2019-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Comparative Study of Structural and Electronic Properties of Cu-based Multinary Semiconductors
我们提出了一个系统的和比较研究的铜基三元和四元半导体的结构和电子性质的第一性原理电子结构方法。Cu d电子在决定其性质中所起的重要作用是通过比较不同交换相关能泛函计算的结果来说明的。我们表明，系统的改进计算的阴离子位移可以实现通过使用海德-Scuseria-Ernzerhof（HSE 06）功能相比，Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）功能。准粒子能带结构，然后计算G 0 W 0近似使用优化的HSE 06功能内的晶体结构，并从PBE+U平均场的解决方案。计算的准粒子带隙及其随化学成分的系统变化与实验结果吻合得很好。我们还预测，准粒子带隙的原型半导体Cu_2ZnSnS_4在kesterite（KS）相是1.65 eV和锡（ST）相是1.40 eV。这些结果也与现有的实验值从1.45到1.6 eV的变化是一致的。
2011-06-23 cond-mat.mtrl-sci
Lattice dynamics and structural phase stability of group-IV elemental solids with the r$^2$SCAN functional
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文评估了r$^2$SCAN元泛泛梯度近似功能在IV族元素固体碳、硅、锗和锡中的准确性与可靠性，发现其在弹性常数、体积模量和声子色散方面与SCAN功能一致，但数值稳定性更优，但对Ge和Sn的α↔β相变预测不如SCAN。
2026-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation into the possibility of very large moments in Fe16N2
本文采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof屏蔽混合泛函方法，通过GW近似进行微扰多体修正，并通过GGA+U方法进行现场库仑关联，研究了有争议的高磁化强度α"-Fe 16 N2相的奥秘。我们提出了一个第一性原理计算本地化的3D电子采用约束随机相位近似（cRPA）之间的有效的现场库仑相互作用（哈伯德U），发现只有稍微强的现场相关性比体心立方铁。我们发现，混合泛函方法，GW近似，和GGA+U方法（使用cRPA计算的参数）产生的平均自旋矩分别为2.9，2.6 - 2.7，和2.7 μ_B/Fe。
2012-11-05 cond-mat.mtrl-sci
Neutral defects in SrTiO3 studied with screened hybrid density functional theory
SrTiO 3中的中性缺陷的性质计算使用筛选的混合密度泛函的Heyd，Scuseria，和Ernzerhof。讨论了缺陷的形成能、影响SrTiO 3能带结构的晶场分裂以及缺陷周围的弛豫几何形状。发现SrTiO 3中引入的氧空位会导致晶格沿z轴发生微小的四方伸长。由此产生的导带最小电子有效质量偏离散装值，并支持沿压缩应变的方向增强的电子迁移率的建议。SrTiO 3间隙内的各种缺陷带的位置估计，而不引入任何事后校正，从而允许与实验进行更可靠的比较。
2013-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functional study of proper and improper multiferroics
本文采用密度泛函理论（DFT）和Heyd-Scuseria-Ernzerhof杂化泛函（HSE）方法，分别对BiFeO $_{3}$和正交HoMnO $_{3}$等典型\textit{proper}和\textit{improper}多铁性（MF）体系的结构、电子、磁性和铁电性质进行了详细的研究.通过比较我们的结果与现有的实验数据，以及与国家的最先进的GW计算，我们表明，HSE形式主义是能够很好地说明这些化合物的相关属性，它出现作为一个准确的工具，预测第一性原理调查多铁性系统。我们表明，超出本地和半本地DFT方法（HSE提供）的影响是必要的一个现实的描述MF。对于电极化的强度，发现具有磁致铁电性的MF（例如HoMnO $_3$）降低，其中计算的极化从使用Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）的$\sim$ 6 $μ C/cm^2$改变为使用HSE的$\sim$ 2 $μ C/cm^2$。然而，对于\textit{proper} MF，例如BiFeO $_{3}$，在引入精确交换时，极化略微增加。因此，我们的研究结果表明，一个总的趋势HSE校正裸密度功能不能提取，而是一个特定的调查，必须进行每一个化合物。
2010-04-07 cond-mat.mtrl-sci
An accurate alternative to hybrid functionals for germanium: DFT+$α$
SISSA–Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati（的里雅斯特高等国际研究学院）；AREA Science Park（AREA科学园）；CNR-Istituto Officina dei Materiali (IOM)（意大利国家研究委员会材料研究所）；CEA, DAM, DIF（法国原子能和替代能源委员会）
本文提出DFT+$α$方法，通过半经验校正方案改善锗的半导体性质预测，准确恢复带边缘顺序和轨道特征，同时降低计算成本。
2025-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Customizing PBE Exchange-Correlation functionals: A comprehensive approach for band gap prediction in diverse semiconductors
本文扩展了PBE泛函以准确预测多种半导体的带隙，提供比DFT+U更现实、比GW或HSE更具成本效益的替代方案，在带隙预测上表现与SCAN相似。
2024-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functional calculations of electronic structure and carrier densities in rare-earth monopnictides
采用密度泛函理论（DFT）方法，采用Heyd，Scuseria，和Ernzerhof（HSE 06）筛选的杂化泛函，计算了稀土磷属元素的结构参数和电子结构.我们着重于RE-V化合物，其中RE=La，Gd，Er，Lu，V=As，Sb，Bi，并分析了自旋轨道耦合和在投影缀加波方法中将RE 4 $f$电子作为价电子处理的影响。HSE 06计算的结果与DFT内的广义梯度近似（DFT-GGA）和其他以前的计算进行了比较。我们发现所有这些RE-V化合物都是半金属，在$X$点有电子袋，在$Γ$点有空穴袋。而在DFT-GGA的载流子密度显着高估，使用HSE 06计算的载流子密度是在良好的协议与现有的实验数据。
2019-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Pseudo-hybrid density functional ACBN0 for Hubbard $U$ correction in a numeric atom-centered orbital basis
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术研究所）
本文在FHI-aims中实现了ACBN0伪杂化密度泛函，通过Löwdin正交化投影子提高稳定性，在金属氧化物和氮化物基准上降低带隙误差至HSE06精度，并展示其在低维体系OER过电位计算中的适用性。
2026-10-30 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
Assessing the performance of the recent non-empirical semilocal density functionals on describing the lattice constants, bulk moduli and cohesive energies of alkali, alkaline-earth, and transition metals
在最近开发的元GGA（元广义梯度近似）半局域交换相关泛函的框架内，研究了碱金属、碱土金属和过渡金属的体性质（晶格常数、体模量和结合能）。为了建立元GGA泛函的适用性，广泛性和准确性，我们还把PBE（Perdew-Burke-Ernzerhof）和PBESol（PBE reparametrized for solids）泛函的结果。本论文的有趣的特点是，它测量最近开发的TM（陶-莫）和TMTPSS（TM交换与陶-Perdew-Staroverov-Scuseria（TPSS）相关）和SCAN（强约束和适当赋范）泛函描述上述属性的准确性。本系统的调查表明，TM是准确的，而在描述的晶格常数的内聚能和体积模量的准确性是偏向PBE和TPSS泛函。
2018-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Origin of non-linear piezoelectricity in III-V semiconductors: Internal strain and bond ionicity from hybrid-functional density functional theory
我们推导出了锌-Ⅲ-V族半导体{Al，Ga，In}-{N，P，As，Sb}的一阶和二阶压电系数。所得结果是在密度泛函理论和电极化的强度的Berry相理论的框架内，用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函方法得到的.为了实现一个有意义的解释的结果，我们建立了一个直观的唯象模型的基础上描述的内部应变和动态的电子电荷中心。我们详细讨论了一阶和二阶内部应变效应，以及应变引起的电离度变化。这种分析表明，相对较大的重要性，在III-V的非线性压电效应相比，线性的出现，因为一个微妙的平衡之间的离子极化的贡献，由于内部应变弛豫效应，和贡献，由于宏观和内部应变引起的电子电荷重新分布。
2015-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth and Electronic Structure of a Layered Zinc Pnictide Semiconductor, beta-BaZn2As2
BaZn 2 As 2被期待为良好的p型半导体，并且具有正交α相和更高对称性的四斜晶系β相的两个结晶相。在这里，我们报告的高品质的外延薄膜的tetraxantha β-BaZn 2As 2的单晶MgO（001）衬底上生长的反应固相外延技术。薄膜与衬底之间的面外和面内外延关系分别为BaZn_2As_2（001）//MgO（001）和BaZn_2As_2 [200]//MgO [200]。对于008的面外摇摆曲线，半峰全宽为0.082 °，对于200的面内摇摆曲线，半峰全宽为0.342 °。用原子力显微镜观察到台阶和平台结构。β-BaZn 2As 2的带隙被评估为约0.2eV，其远小于家族化合物LaZnOAs的带隙（1.5eV）。使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函的密度泛函理论计算支持小的带隙。
2013-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Towards an efficient perovskite visible-light active photocatalyst
SrTiO $_{3}$的禁带宽度限制了其光催化应用。无论阴离子掺杂的SrTiO $_{3}$的带隙是否变窄，阴离子掺杂结构都具有低的光转换效率。共阳离子掺杂可以改变SrTiO $_{3}$的带隙和带边位置，使其光催化性能扩展到更长的可见光。采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE 06）杂化泛函交换关联密度泛函方法，研究了SrTiO $_{3}$的晶体结构、电子结构和光学性质.探索了（Mo，Zn/Cd）和（Ta，Ga/In）共掺杂SrTiO $_{3}$保持后者半导体特性的方法。结果表明，由于SrTiO $_3$的禁带宽度较大，（Ta，Ga/In）共掺杂并不能提高其光催化活性。此外，（Mo，Cd）单掺杂的导带边缘的位置阻碍了光催化效率。结果表明，（Mo，Zn）共掺杂SrTiO $_3$可有效提高光催化活性。
2015-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and properties of lithium-rich complex oxides
富锂复合过渡金属氧化物Li $_2$ MoO $_3$，Li $_2$ RuO $_3$，Li $_3$ RuO $_4$，Li $_3$ NbO $_4$，Li $_5$ FeO $_4$，Li $_5$ MnO $_4$及其衍生物对于高容量电池电极是令人感兴趣的。在这里，我们报告的第一性原理密度泛函理论研究这些材料的原子和电子结构，使用海德-Scuseria-Ernzerhof（HSE）筛选的混合功能，平等地对待所有的轨道材料。发现在层状Li $_2$ MoO $_3$中，在完全锂化和部分脱锂的化合物中，过渡金属离子的二聚化发生。与通常认为的相反，在完全锂化的Li $_2$ RuO $_3$中不发生Ru-Ru二聚;然而，发现Ru-Ru二聚体在存在由合成期间的锂损失和/或使用期间的锂去除引起的锂空位的情况下发生。分析了复合氧化物的电子结构，讨论了它们在电池电极材料中的脱锂机理。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the electronic and ionic conduction and lithium over-stoichiometry in LiMn$_2$O$_4$ spinel
采用密度泛函理论和Heyd-Scuseria-Ernzerhof屏蔽杂化泛函，对尖晶石型锂锰氧化物LiMn $_2$ O $_4$中的缺陷热力学和输运进行了第一性原理研究.我们发现，本征点缺陷的LiMn $_2$ O $_4$具有低的形成能，因此可以发生与高浓度。电子传导通过小极化子的跳跃进行，并且离子传导通过锂空位和/或非线性迁移机制发生。总电导率主要由电子贡献决定。发现LiMn $_2$ O $_4$倾向于锂过化学计量，即，锰位锂过量，以及Mn $^{3+}$ /Mn $^{4+}$无序。在LiMn $_2$ O $_4$样品中也可能出现其他缺陷，例如锰反位和空位以及锂杂质。根据我们的研究结果，我们讨论了可能的影响的电化学性能的缺陷，并提供解释的实验观察和缺陷控制的合成和缺陷表征的指导方针。
2014-12-17 cond-mat.mtrl-sci
PtP$_2$: An Example of Exploring the Hidden Cairo Tessellation in the Pyrite Structure for Discovering Novel Two-Dimensional Materials
开罗镶嵌是指类型2五边形的图案，可以铺设无限平面而不会产生间隙或重叠。我们揭示了隐藏的，分层开罗镶嵌在黄铁矿结构的一般化学式$AB_2$和空间群$pa\bar3$。我们使用这种隐藏的镶嵌与密度泛函理论计算，以研究获得一个二维（2D）材料的开罗镶嵌从散装的可能性，使用PtP $_2$作为一个例子。不同于以前报道的单层材料，如PdSe $_2$与屈曲，五边形结构，严格地说，不属于开罗镶嵌，我们发现，单层PtP $_2$是完全平面的表现出动态稳定的声子模式。我们还观察到减少的带隙PtP $_2$从散装到单层使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）混合密度泛函，和带隙类型开关从间接到直接。相比之下，使用标准Perdew-Burke-Ernzerhof泛函导致单层PtP $_2$是金属的结论。通过计算Bader电荷转移、电子局域化函数和晶体轨道重叠布居数，进一步研究了这种新型单层材料的成键特性，结果表明P-P共价键和Pt-P离子键是混合成键的，且前者较强.最后，我们研究了单层PtP $_2$的表面态，并考虑了自旋轨道耦合。我们没有观察到自旋螺旋狄拉克锥态，因此排除了单层PtP $_2$作为拓扑绝缘体的可能性。我们希望在这项工作中展示的例子将激发兴趣，在计算上确定新的2D材料从各种散装材料的黄铁矿结构。
2018-08-13 cond-mat.mtrl-sci
On the accuracy of the HSE hybrid functional to describe many-electron interactions and charge localization in semiconductors
杂化泛函是将Hartree-Fock（HF）交换与局域或半局域交换相结合的泛函，在量子化学和计算材料科学中越来越受到人们的欢迎。在这里，我们评估的准确性的Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）的混合功能来描述许多电子的相互作用和半导体中的电荷本地化。我们利用扩散量子蒙特卡罗（DMC）方法精确计算了金刚石中带负电荷的（SiV）$^-$和中性的（SiV）$^0$的基态自旋密度，我们将我们的DMC结果与HSE泛函的结果进行了比较，发现两种方法对（SiV）$^-$和（SiV）$^0$，而具有额外电子的3C-SiC的正确描述关键取决于泛函中包括的HF交换量。此外，我们研究的情况下，中性镉空位在碲化镉，我们评估HSE对多体\emph{GW}近似的带隙中的缺陷态的位置的描述的性能。
2018-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Defect chemistry in layered transition-metal oxides from screened hybrid density functional calculations
采用密度泛函理论和Heyd-Scuseria-Ernzerhof屏蔽杂化泛函，对层状氧化物正极材料LiMO $_2$（M=Co，Ni）中本征点缺陷的热力学和输运进行了第一性原理研究.我们发现，LiCoO $_2$具有复杂的缺陷化学，不同的电子和离子缺陷可以存在于不同的合成条件下，和LiCoO $_2$样品的钴反位缺陷可以在锂过量（钴缺乏）的环境下。本文还提出了一个锂过化学计量比LiCoO $_2$的缺陷模型，该模型涉及带负电荷的锂反位和带正电荷的小（空穴）极化子。在LiNiO $_2$中，一定量的Ni $^{3+}$离子经历电荷分离，并且锂层中的镍离子浓度高。调整合成条件可以减少镍反位，但不会消除电荷反位。此外，我们发现，LiMO $_2$不能掺杂$n$ -或$p$ -型;电子传导发生通过跳跃的小极化子和离子传导发生通过迁移的锂空位，无论是通过单空位或双空位机制，这取决于空位浓度。
2014-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Comparative study of hybrid functionals applied to structural and electronic properties of semiconductors and insulators
我们提出了一个系统的研究，阐明了有效性和限制的密度泛函理论的各种半导体和绝缘体的结构和电子性质的电流杂化泛函。三个混合泛函，PBE 0 Perdew，Ernzerhof，和贝克，HSE的海德，苏塞里亚，和Ernzerhof，和一个远程校正（LC）的功能，实施在一个完善的平面波基集计划结合规范守恒赝势，从而使我们能够评估每个功能的适用性平等的基础上的材料的性能。我们在本文中研究的材料范围从共价到离子材料以及稀有气体固体，其通过实验确定的能隙在0.6 eV-14.2 eV范围内：即，Ge、Si、BaTiO $_3$、$β$-GaN、金刚石、MgO、NaCl、LiCl、Kr和LiF。我们发现，计算的体积模量的混合泛函显示更好的协议与实验比广义梯度近似（GGA）提供，而计算的晶格常数的混合泛函和GGA显示相当的精度。计算出的十种原型材料的能带隙和价带宽度显示出显着的改善，使用混合功能相比，GGA。特别是，它被发现的带隙的离子材料以及稀有气体固体的LC-混合功能很好地再现，而那些共价材料的HSE功能很好地描述。我们还研究了由于库仑相互作用的短程和长程分量的交换效应，并提出了一个最佳的配方，在治疗的交换能量的短程和长程分离。
2011-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Performance of a non-empirical meta-GGA density functional for excitation energies
在含时密度泛函理论中，绝热近似能很好地描述分子的低激发态。在目前的工作中，绝热非经验元广义梯度近似（元GGA）的陶，Perdew，Staroverov，和Scuseria（TPSS）描述原子和分子激发的能力进行了测试。绝热（单参数）混合版本的TPSS元GGA和绝热GGA的Perdew，伯克，和恩泽霍夫（PBE）也包括在测试中。结果进行了比较实验和两个完善的混合泛函PBE 0和B3LYP。计算结果表明，绝热TPSS和TPSSh泛函产生的激发能与实验符合得相当好，并且改进了绝热局域自旋密度近似，特别是绝热PBE GGA.这进一步证实了TPSS确实是一个可靠的非混合通用功能，可以作为起点，从更高级别的近似可以构建。绝热近似下含时密度泛函分子的低垂直激发能的系统低估表明，可以进一步改进与非绝热修正。
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Doping anatase TiO2 with group V-b and VI-b transition metal atoms: a hybrid functional first-principles study
利用热力学原理和密度泛函理论，采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof HSE 06杂化泛函，研究了过渡金属V-b（V，Nb，Ta）和VI-b（Cr，Mo，W）作为n型或p型掺杂剂在TiO 2中的作用. HSE 06功能提供了一个现实的带隙值，这确保了掺杂剂作为浅或深施主或受主的正确分类。缺陷形成能和热力学跃迁能级的计算考虑到所施加的限制由二氧化钛的稳定性和杂质的溶解度限制。Nb、Ta、W和Mo被确定为浅施主。虽然W提供两个电子，但Nb和Ta显示出相当低的形成能，特别是在贫O条件下。Mo原则上只给一个电子，但在特定条件下可以变成双电子给体。V杂质是深施主，Cr显示为两性缺陷，从而充当n型TiO 2中的电子捕获中心，特别是在富O条件下。与现有的实验数据的比较产生了很好的协议。
2017-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Ground state and Spin-Wave dynamics in Brownmillerite SrCoO2.5, A combined Hybrid Functional and LSDAU study
我们从理论上研究了SrCoO_（2.5）中的棕钙钛矿相的基态磁性。Co d电子的强相关性内的本地自旋密度近似的密度泛函理论（DFT）与Hubbard U修正（LSDAU）和结果进行了比较与海德Scuzeria Ernzerhof（HSE）功能。发现用7.5 eV的U值计算的参数与HSE功能内计算的参数密切匹配。G型反铁磁结构被认为是最稳定的一个，与实验观察一致。通过将不同磁组态的总能量映射到海森堡哈密顿量上，我们计算了最近邻Co原子之间的磁交换相互作用参数J。J的获得，然后用来计算自旋波的频率和非弹性中子散射强度。在四个自旋波分支中，能量最低的模式在磁区中心的散射强度最大，而其他模式在不同的动量下成为主导。这些预测可以通过实验来检验。
2013-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Rationalizing defect formation energies in metals and semiconductors with semilocal density functionals
Tulane University（杜兰大学）
本文评估了不同密度泛函对金属和半导体中缺陷形成能的预测能力，发现局部密度近似在金属中表现更佳，而Lebeda-Aschebrock-Kummel元泛函在硅中精度更高，接近量子蒙特卡罗方法结果。
2026-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Theoretical characterization of NV-like defects in 4H-SiC using ADAQ with the SCAN and r2SCAN meta-GGA functionals
本研究借助ADAQ框架评估SCAN系列meta-GGA泛函，发现其表征4H-SiC中类NV色心的精度优于PBE、接近HSE且计算成本更低，可为新型色心筛选提供高效实用的方案。
2025-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Hybrid density functional study of band alignment in ZnO/GaN and ZnO/(Ga1-xZnx)(N1-xOx)/GaN heterostructures
ZnO/GAN和相关异质结构中的能带对准对于太阳能收集技术的应用至关重要。在这里，我们报告了我们的密度泛函计算的能带排列和光学性质的ZnO/GAN和ZnO/（Ga 1-xZnx）（N1-xOx）/GAN异质结构使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）混合功能。我们发现，传统的GGA泛函不仅低估了这些异质结构的带隙，但也带偏移。使用混合泛函计算，我们表明，（Ga 1-xZn x）（N1-xOx）固溶体的直接带隙约为2.608 eV，与实验数据吻合良好。更重要的是，这种固溶体与主体材料形成II型能带排列。提出了一种GAN/（Ga 1-xZnx）（N1-xOx）/ZnO核壳结构太阳电池模型，以提高其对可见光的吸收能力和载流子收集效率。
2012-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Pressure-induced phase transition in the electronic structure of palladium nitride
我们提出了一个相结合的理论和实验研究的电子结构和状态方程（EOS）的晶体PdN2。该化合物在58 GPa以上的黄铁矿结构中形成，并在11 GPa以下亚稳。我们发现，EOS不能准确地描述内的局部密度或广义梯度近似。Heyd-Scuseria-Ernzerhof交换相关函数（HSE06），然而，提供了非常好的协议与实验数据。我们解释了强大的压力依赖性的拉曼强度的计算出的带隙，关闭略低于11 GPa的一个类似的依赖性。在此压力下，HSE06功能预测一阶同构转变伴随着一个明显的弹性不稳定性的声学分支，提供了实验观察到的分解机制。使用广泛的Wannier函数分析，我们表明，结构的转变是由电子结构的相变，这是表现为在Pd-d和N-p电子之间的杂化的不连续的变化，以及从单键氮二聚体到三键氮二聚体的转换。我们认为可能存在一个临界点的isostructural过渡，在这两个电子以及结构的自由度预计大规模波动。
2010-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Functional Study Rationalizes the Simple Cubic Phase of Calcium at High Pressures
自1984年以来，简单立方（SC）相长期以来被实验确定为元素钙（Ca）的高压相III。然而，最近的密度泛函计算内半局域近似表明，该SC相是结构上不稳定的表现出严重的虚声子，并在能量上不稳定相对于理论体心tetraxinI 41/amd结构的压力范围内相III。这些计算引起了广泛的争论SC阶段的有效性。在这里，我们已经重新审视了SC结构进行更精确的密度泛函计算内的混合泛函海德-Scuseria-Erhzerhof（HSE）和PBE 0。我们的计算能够从根本上合理的SC结构的相稳定性在所有其他已知的阶段的证据，其实际的能量稳定性高于33 GPa和其内在的动力学稳定性，而不显示任何假想的声子在整个压力范围内的研究。我们进一步确定了长期以来的理论I41/amd结构在进入SC相之前在一个狭窄的压力范围内保持稳定，并且实际上是最近在低温14 K下合成的实验Ca-III'的结构，这得到了我们的模拟X射线衍射图案与实验数据之间的极好的一致性的支持。我们的研究结果揭示了精确的电子交换能在正确描述Ca的势能中所起的关键作用。
2012-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Reproducibility of Hybrid Density Functional Calculations for Equation-of-State Properties and Band Gaps
混合密度泛函（HDF）近似通常比交换相关泛函的局部和半局部近似提供更高的精度，但这会大大增加计算成本。HDF的实际实现不可避免地涉及数值近似--甚至比它们的局部和半局部对应物更多，这是由于处理精确交换分量所产生的额外数值复杂性。这就提出了关于不同实施方式产生的HDF结果的再现性的问题。在这项工作中，我们基准的四个独立的实现流行的海德-Scuseria-Ernzerhof（HSE）范围分离的HDF描述关键材料的属性，包括属性来自状态方程（EOS）和带隙的20结晶固体的数值精度。我们发现四种编码得到的能带隙相当令人满意地吻合。然而，对于晶格常数和体积模量，由不同的代码计算的结果之间的偏差是相同的数量级的计算和实验结果之间的偏差。一方面，这意味着HSE泛函对于描述简单绝缘固体的内聚性质是相当准确的。另一方面，这也表明，目前主要HSE实现的数值精度不足以明确评估HDF的物理精度。结果发现，赝势处理的核心电子是一个主要因素，有助于这种不确定性。
2022-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties and Mechanical properties of C, Si, Ge and 3C-SiC Materials Calculated from First Principles Theory
基于密度泛函理论（DFT）和Heyd，Scuseria和Ernzerhof（HSE）的第一性原理计算采用PBE近似--一种新的广义梯度近似（GGA）。研究了材料的晶格参数、电子结构、光学性质和力学性质，包括Si、Ge、3C-SiC的金刚石-C和锌-C结构。HSE计算结果明显优于DFT计算结果，且与已有的实验值吻合较好。从能带结构和态密度图表明它们是间接带隙材料。用HSE方法计算出的带隙除Ge外与已有的实验值符合较好。在光学性质的计算中，从介电函数的虚部到折射率和吸附系数，都与已有的实验值相符合。结果表明，介电函数虚部峰值与折射率、吸附系数之间存在对应关系。晶体的光学性质与晶体带隙和电子态密度的分布有着直接的关系。从力学性能的结果可以知道，它们是脆性材料。3C-SiC作为优良的半导体材料，其硬度和刚度虽低于金刚石，但优于Si、Ge等材料。此外，四种材料的力学各向异性不明显，金刚石-C的各向异性是非常不明显的杨氏模量的各向异性特性。
2013-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of first principles and semi-empirical models of the structural and electronic properties of Ge$_{1-x}$Sn$_{x}$ alloys
我们提出并比较了三种不同的原子模型-基于第一性原理和半经验的方法-的结构和电子性能的Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金。采用密度泛函理论计算方法，结合Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）和改进的Becke-Johnson（mBJ）交换相关泛函，对一系列Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金超晶胞进行了结构弛豫和电子结构计算.在HSE计算的基础上，参数化了半经验价力场势和$sp^{3}s^{\ast}$紧束缚哈密顿量。比较HSE、mBJ和TB模型，并使用HSE结果作为基准，我们证明：（i）mBJ计算以降低的计算成本提供电子结构的精确的第一原理描述，（ii）VFF势足够精确以规避执行第一原理结构弛豫的要求，TB计算提供了一个很好的定量描述的合金电子结构在附近的带边。我们的结果还强调了锡诱导的能带混合在确定Ge $_{1-x}$ Sn $_{x}$合金导能带结构性质方面的重要性。我们提出的理论模型和基准计算通知，使无序合金和纳米结构的预测，计算效率和可扩展的原子计算。这提供了一个合适的平台，支持进一步的理论研究，这种新兴的半导体合金的属性。
2019-08-07 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
Onsite and intersite electronic correlations in the Hubbard model for halide perovskites
卤化物钙钛矿（HPs）由于其在可见光范围内具有良好的禁带宽度而被广泛认为是一种很有前途的光伏和发光材料。采用（半）局部交换相关泛函的密度泛函理论（DFT）计算通常低估了这些系统的带隙。要准确描述HP的电子结构，通常需要更高阶的理论，例如Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）混合密度泛函和GW近似，这些近似比标准DFT计算昂贵得多。在这里，我们研究了三种代表性类型的HP，ABX 3卤化物钙钛矿，空位有序双钙钛矿（VODP），和键合的卤化物钙钛矿（BDHPs），使用DFT+U+V与现场U和intersite V Hubbard参数计算自洽没有先验假设。包括哈伯德校正提高了所有三种类型的HP的带隙预测精度的先进方法的类似水平。此外，自洽的Hubbard U是一个有意义的指标，在HP中的多价金属原子的真实局部电荷状态。包含的intersite Hubbard V是至关重要的，以适当地捕获在BDHPs，具有卤素八面体的呼吸模式失真的相邻原子上的价电子之间的杂化。特别是，哈伯德参数和晶体几何形状的同时收敛使得BDHPs的带隙预测精度优于HSE，但成本仅为一小部分。我们的工作突出了使用自洽的Huabbard参数时，往往具有复杂的竞争现场本地化和站点间杂交处理HP的重要性。
2022-07-13 cond-mat.mtrl-sci
A DFT+$U$+$V$ study of pristine and oxygen-deficient HfO$_2$ with self-consistent Hubbard parameters
Zhejiang University（浙江大学）；Westlake University（西湖大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Westlake Institute for Advanced Study（西湖高等研究院）
本研究通过DFT+$U$+$V$方法探讨HfO₂的电子结构，揭示自洽Hubbard参数对预测热力学稳定性、带隙和氧空位形成能的重要性。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
A Comparison of Electronic, Dielectric, and Thermoelectric Properties of Monolayer of HfX2N4(X = Si, Ge) through First-Principles Calculations
本研究通过第一性原理计算对比了HfSi₂N₄和HfGe₂N₄两种二维材料的电子、介电与热电性质，测得其不同温度下的ZT值、带隙等参数，证实二者在热电及可见光探测器领域的应用潜力。
2024-05-15 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the charge ordered phase in $κ$-D$_3$(Cat-EDT-TTF/ST)$_2$: Stability of $π$-electron deuterium coupled ordering in hydrogen-bonded molecular conductors
采用第一性原理密度泛函理论~（DFT）方法研究了氢键分子导体$κ$ -D $_3$（Cat-EDT-TTF）$_2$及其硒取代类似物$κ$ -D $_3$（Cat-EDT-ST）$_2$的电子和结构性质.在这些化合物中，$π$ -电子系统中的电荷有序化与形成氢键的氘中的位移有序化耦合，在高温相中由两个氧均等地共享。虽然在标准DFT方法的基础上的广义梯度近似的结构优化未能再现的电荷有序（CO）相的结构稳定性，我们表明，混合功能的海德，Scuseria，和Ernzerhof可以再现CO相的结构特征，由于更本地化的性质的波函数。此外，使用的能力的混合功能来预测的电子和结构特性，我们发现了一个稳定的非中心对称的CO相与另一种模式的氘排序。
2020-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Assessing the Performance of Recent Density Functionals for Bulk Solids
我们评估最近的密度泛函的非分子固体的交换相关能量的性能，通过应用精确的计算与高斯，波段，和VASP代码的测试集的24种固体金属和非金属。测试的泛函是修改的Perdew-Burke-Ernzerhof广义梯度近似（PBESol GGA），二阶GGA（SOGGA）和Armiento-Mattsson 2005（AM 05）GGA。为了完整性，我们还测试了更标准的泛函：局部密度近似，原始的PBE GGA和Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria（TPSS）元GGA。我们发现，最近的密度泛函固体达到了高精度的散装性能（晶格常数和体积模量）。正如预期的那样，对于内聚能，PBE总体上优于PBESol，但PBESol实际上对于碱金属和碱金属卤化物更好。为了公平地比较计算结果和实验结果，我们考虑了零点声子和有限温度效应被许多工作者忽略。我们展示了高斯基集和不准确的实验参考数据可能会影响泛函质量的评级。结果表明，PBESol和AM 05对于碱金属、碱土金属和碱金属卤化物晶体的性能彼此略有不同（其中约化密度梯度的最大值为约2），但对于大多数其他固体的性能非常相似（其中约化密度梯度的最大值通常为约1）。我们对此的解释是一致的交换相关非局域性的核心价重叠的区域中的重要性。
2009-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Range separated hybrid exchange-correlation functional analyses of W and/or N(S) (co)doped anatase TiO_2
采用密度泛函理论（DFT）方法，系统地研究了W、N、S、W/N和W/S掺杂对TiO_2的电子性质和原子结构的影响。用Heyd、Scuseria和Ernzerhof（HSE）杂交泛函处理了交换和相关效应。混合传统的半局域和非局域屏蔽Hartree-Fock（HF）交换能，HSE方法校正的带隙，也改善了阴离子/阳离子衍生的间隙状态的描述。增强的载流子动力学，观察到的W/N共掺杂的二氧化钛，可以部分地解释其电子结构上的N 2 p和W 5d状态的钝化修改。根据这一趋势，我们发现了一个明显的带隙变窄的1.03 eV的W/S共掺杂。这是由于S 3 p态在价带（VB）顶部的大色散将其边缘延伸到更高的能量，而Ti-S-W杂化态出现在导带（CB）底部。W/S-TiO_2具有与W/N共掺杂TiO_2催化剂相当的可见光响应。
2012-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Physics of acceptors in GaN: Koopmans tuned HSE hybrid functional calculations and experiment
本文通过稀极限外推校正周期镜像误差并对HSE进行Koopmans调谐，计算GaN中多种阳离子位受主，显著提升了与PL实验的定量一致性。
2024-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic energy structure and optical properties of In$_{4}$CdI$_{6}$ from $\textit{ab initio}$ calculations
Lviv Polytechnic National University（利沃夫理工大学）
本研究通过DFT（LDA、GGA-PBE/PBEsol和HSE06）计算In4CdI6的电子能带结构，确定带隙类型、有效质量、态密度及介电函数，并导出折射率和消光系数等光学性质。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural Phase Transitions of the Metal Oxide Perovskites SrTiO3, LaAlO3 and LaTiO3 Studied with a Screened Hybrid Functional
利用Heyd，Scuseria和Ernzerhof的屏蔽杂化密度泛函（HSE06）研究了过渡金属氧化物钙钛矿结构SrTiO $_{3}$，LaAlO $_{3}$和LaTiO $_{3}$的结构相变.我们表明，HSE06计算的晶格参数，八面体倾斜和旋转，以及电子性质，显着改善半局部泛函。我们预测的晶体场分裂（$Δ_{CF}$）导致的结构相变在SrTiO $_{3}$和LaAlO $_{3}$分别为3 meV和10 meV，与实验结果非常吻合。HSE06将磁性状态下的LaTiO $_{3}$正确识别为莫特绝缘体。此外，它预测，GdFeO $_{3}$型畸变在非磁性的LaTiO $_{3}$将诱导一个大的$Δ_{CF}$的410 meV。这种大的晶体场分裂与G型反铁磁态中发现的大磁矩相关联，表明LaTiO $_{3}$具有诱导轨道序，这是由最高占据轨道的可视化证实的。这些结果强烈表明，HSE 06能够有效和准确地模拟钙钛矿氧化物，并有望有效地捕获其异质界面的物理特性。
2012-11-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonempirical Density Functionals Investigated for Jellium: Spin-Polarized Surfaces, Spherical Clusters, and Bulk Linear Response
早期的测试表明，Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria（TPSS）的交换相关能的非经验元广义梯度近似（meta-GGA）比自旋非极化凝胶的局域自旋密度（LSD）近似产生更准确的表面能。在这项研究中，在"内部“和外部磁场的存在下的果冻金属的功函数和表面能计算与LSD，Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）GGA，和TPSS元GGA及其前身，几乎非经验Perdew-Kurth-Zupan-Blaha（PKZB）元GGA，使用自洽的LSD轨道和密度。结果表明：（i）对于正常的堆积密度，TPSS中的表面相关能与PBE中的表面相关能相同，因为TPSS努力代表对PBE的自相关校正;（ii）正常的表面密度分布可以均匀地缩放到低密度或强相互作用极限，并且TPSS提供了对该极限的估计，该估计与（但可能更准确）其他估计;（iii）对于正常和低密度，TPSS提供了相同的描述表面磁性PBE，这表明这些近似可能是一般等同的磁性。使用密度泛函计算了具有多达106个电子的jeldom球的能量，并与用扩散量子蒙特卡罗数据获得的能量进行了比较，包括我们对固定节点校正的估计。最后，我们使用这些密度泛函计算的线性响应的体胶态，并发现不仅LSD，而且PBE GGA和TPSS元GGA产生的线性响应与量子蒙特卡罗方法的很好的协议，为波矢量的扰动外势的费米波矢量的两倍。
2008-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Beyond DFT electronic band structures via dual-space orbital learning
Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology（加州理工学院工程与应用科学系）；Department of Chemical Engineering, Imperial College London（伦敦帝国理工学院化学工程系）；Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology（加州理工学院化学与化学工程系）；Department of Mathematics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院数学系）
本研究提出双空间轨道学习框架O-kRystal，以低成本PBE计算为基准，在近6000种三维材料及强关联材料上实现超越DFT的高精度能带预测，可推广至二维材料的G0W0准粒子能量预测。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Calibrating transition metal energy levels and oxygen bands in first principles calculations: accurate prediction of redox potentials and charge transfer in lithium transition metal oxides
过渡金属（TM）氧化物在当今的技术中发挥着越来越重要的作用，包括诸如催化、太阳能收集和能量存储的应用。在许多这些应用中，费米能级附近的电子结构的细节对它们的性质至关重要。我们提出了一种基于第一性原理的计算方法，用于准确预测TM氧化物和锂TM（Li-TM）氧化物中的氧电荷转移。为了获得精确的电子结构，采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE 06）混合泛函，并调整精确的Hartree-Fock交换量（混合参数）以重现参考带隙。我们发现，HSE 06功能与最佳的混合参数产生不仅提高电子态密度，但也更好的能量（锂嵌入电压）的LiCoO 2和LiNiO 2相比，GGA，GGA+U和标准HSE 06。我们发现，TM氧化物的最佳混合参数是系统特定的，并与TM物种的共价性（离子性）。TM-O键的强共价（离子）性质导致较低（较高）的最佳混合参数。我们发现，优化的HSE 06泛函预测更强的杂交的Co 3d和O 2 p轨道比GGA，从而导致更大的贡献，从氧状态充电补偿锂钴酸锂脱锂后。我们还发现Li-TM氧化物的带隙随混合参数线性增加，使得能够基于GGA（α = 0.0）和HSE 06（α = 0.25）计算直接确定最佳混合参数。我们的研究结果还表明，TM氧化物（MO，M = Mn，Co，Ni）和LiCoO 2的G0W0@GGA+U带隙与实验参考值吻合良好，这表明G 0 W 0计算可以…
2015-07-31 cond-mat.mtrl-sci
β-Ga2O3-Based Heterojunctions: Exploring Growth Orientations and Alloying on Electronic Properties
School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学数学与物理学院）；Tyndall National Institute, University College Cork（科克大学丁达尔国家研究所）；European Theoretical Spectroscopy Facility（欧洲理论光谱设施）
通过第一性原理计算和TCAD模拟，研究合金化与生长取向对β-Ga2O3及(AlxGa1-x)2O3异质结电子性质的影响，发现应变和取向显著影响能带偏移，并用于肖特基二极管建模。
2026-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The HSE hybrid functional within the FLAPW method and its application to GdN
我们提出了一个实施的Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE）混合功能内的全电位线性增强平面波（FLAPW）方法。与HSE泛函相关的是屏蔽的电子-电子相互作用，我们将其分为裸库仑相互作用和剩余的实空间中缓慢变化的函数。这两个术语引起的交换势，其总和为HSE的筛选的非局部交换势。我们评估前者的帮助下，一个辅助的基础上，定义在这样一种方式，裸库仑矩阵变得稀疏。后者在倒易空间中计算，利用其在倒易空间中的快速收敛行为。该方法具有一般性，可应用于一类屏蔽杂交泛函。我们获得了极好的协议的带隙和晶格常数的原型半导体和绝缘体的电子结构计算使用平面波或高斯基组。我们应用HSE混合泛函来研究岩盐GdN的基态性质，这在文献中有争议。我们的研究结果表明，有一个半金属绝缘体转变发生在理论优化的晶格常数在0 K和实验晶格常数在室温下。总的来说，我们达到了良好的协议与实验数据的带跃迁，磁矩，居里温度。
2011-09-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Multivalley 3D Electronic Structure of PbSe from Soft-X-Ray ARPES and First-Principles Calculations
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；International Research Centre MagTop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁顶国际研究中心）；National Technical University “KhPI”（哈尔科夫国立理工大学）；Paul Scherrer Institut（保罗谢尔研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究结合软X射线ARPES与第一性原理计算，揭示了PbSe的多谷三维价带结构，验证了HSE和QPGW方法的高精度，并强调准确能带对热电性能预测的关键作用。
2026-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Visualization of Tunable Electronic Structure of Monolayer TaIrTe$_4$
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
单层TaIrTe₄的可调电子结构通过microARPES实验证实，其能带拓扑受掺杂影响，揭示了电子-空穴不对称性和能带重新归一化机制。
2026-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nonlinear electronic excitations in crystalline solids using meta-generalized gradient approximation and hybrid functional in time-dependent density functional theory
我们开发了数值方法来计算电子动力学在晶体固体中的实时时间依赖性密度泛函理论采用交换相关势再现带隙能量的π;由Tran和Blaha提出的Meta广义梯度近似（meta-GGA）[Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]（TBm-BJ）和Heyd，Scuseria和Ernzerhof [J. Chem. Phys. 118，8207（2003）]（HSE）提出的杂合功能。在TB-mBJ势的时间演化计算中，我们发现有必要采用预测-校正步骤来稳定时间演化。由于TB-mBJ势的能量泛函是未知的，我们提出了一种方法来评估电子激发能，而不涉及能量泛函。使用HSE混合泛函的计算由于非局部Fock类项而在计算上是昂贵的。我们开发了一种计算方法的操作的Fock-like长期在傅立叶空间，为此，我们采用大规模并行计算机配备图形处理单元。为了证明利用潜力提供正确的带隙能量的意义，我们比较了飞秒激光脉冲诱导的电子激发使用TB-mBJ，HSE，和一个简单的局域密度近似（LDA）。在低激光强度下，发现电子激发对带隙能量敏感：使用TB-mBJ和HSE的结果彼此接近，而LDA计算的激发比其他的更强烈。在接近损伤阈值的高激光强度下，我们发现电子激发能在三种情况下是相似的。
2015-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
