Ferromagnet/Semiconductor/Ferromagnet Hybrid Trilayers grown using solid phase epitaxy
通过分子束外延在金属上直接生长半导体是一项困难的任务，这是由于这些类型的材料之间的结晶能存在很大差异。这方面在自旋电子学的背景下是有问题的，其中相干自旋注入必须经由弹道输运通过尖锐的界面肖特基势垒来进行。我们报告实现单晶铁磁体/半导体/铁磁体混合三层使用固相外延，与Fe 3Si，Co2 FeSi，和Ge的组合。非晶Ge在Fe_3Si上的缓慢退火导致确定为FeGe_2的结晶膜。当在Co2 FeSi上进行退火时，反射的高能电子衍射和X射线衍射表明产生了不同的结晶Ge（Co，Fe，Si）化合物，其也保持生长取向。由于两种金属的不同矫顽场和界面的质量，可以观察到Fe 3Si/FeGe 2/Co2 FeSi样品中铁磁层的独立磁化切换。这一结果是朝着实现垂直自旋选择晶体管类器件迈出的一步。
2018-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid functionals for solids with an optimized Hartree-Fock mixing parameter
（屏蔽）混合泛函越来越多地用于固态计算。通常，Hartree-Fock交换的分数α在计算期间保持固定，然而，没有系统地导致令人满意的精度的单一（通用）α值。相反，人们可以使用所考虑的系统的属性来确定α，并且以这种方式，泛函将更灵活并且可能更准确。最近，有人提出使用静态介电常数α来计算α [Shimazaki和Asai，Chem.Phys.Lett. 466，91（2008）和Marques等人，B83，035119（2011）]。我们进一步探索这一想法，并提出了一个方案，其中的α和α之间的连接是基于实验带隙优化。在自洽过程的每次迭代中重新计算α，从而重新计算α。我们目前的各种半导体和绝缘体的带隙和晶格常数的结果与此过程。此外，我们表明，这种方法也可以与非自洽混合近似相结合，以大大加快计算速度，同时在大多数情况下保持良好的精度。
2013-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Microwave-driven synthesis and modification of nanocarbons and hybrids in liquid and solid phases
本综述系统梳理了近十年微波辅助制备与改性各类纳米碳及杂化物的研究进展，分析了相关反应机理、性能提升原因及微波加热原理，为纳米碳材料的高效合成与应用提供参考。
2025-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Polymer-Garnet Materials for All-Solid-State Energy Storage Devices
包含嵌入有石榴石颗粒的聚合物-离子盐基质的混合电解质材料构成了用于实现全固态电池的一类有前景的材料。除了为当前液体电解质固有的安全问题提供解决方案之外，混合聚合物电解质还提供优于其他固态电解质的优点。这是因为它们的功能特性，如离子导电性、电化学稳定性、机械和热特性，可以通过独立优化组成材料的特性来定制特定的应用。从而，提供了一种合理的方法来解决目前阻止固态电解质实际应用到电池装置中的瓶颈。这篇综述首先对固态电解质进行了调查，重点是它们的材料和离子传输限制。接下来，我们总结了目前对复合聚合物电解质（CPE）中传输机制的理解，目的是确定进一步改善其性能的材料解决方案。该综述的总体目标是促进对这些混合结构的研究兴趣，以快速推进未来全固态电池器件的开发。
2021-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The reliability of hybrid functionals for accurate fundamental and optical gap prediction of bulk solids and surfaces
本文利用新一代最优调控的距离分离混合泛函，结合基态与含时密度泛函理论，证明其在预测Si(111)-(2x1)和Ge(111)-(2x1)表面的基本带隙、光学带隙及投影能带结构方面具有可靠性。
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Insights into the high-pressure behaviour of solid bromine from hybrid DFT calculations
了解分子固体在高压下的性质是发展新的固体理论的关键因素。然而，最常用的广义梯度近似（GGA）的密度泛函理论（DFT）往往不能正确地描述这些系统在高压下的行为。在这里，我们利用混合DFT方法来模拟元素溴在高压下的性质。的计算再现在非常好的协议与实验的性质的分子相I（Cmca对称性）和它的压力诱导过渡到非分子相II（Immmm）。实验尚未观察到的过渡到第三阶段（I4/mmm）预计发生在128 GPa，随后在188 GPa的fcc晶格的形成。模型相的结构和电子性质的分析表明，分子Cmca相成为金属只是在其稳定性的边界，和Imm和I4/mmm相是金属和准二维。最后，我们表明，从实验假设的溴的无公度相是瞬态物种，可以被视为中间体的解离过程中发生的边界处的过渡相I相II。
2022-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Self-consistent random phase approximation and optimized hybrid functionals for solids
本研究针对RPA与$GW$近似的差异，通过优化局域KS势实现自洽RPA计算，提出变分方法优化杂化泛函，提升了固体总能量计算精度，改善了KS能带结构与晶格常数的一致性，并评估了$G_0W_0$带隙。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Can we rely on hybrid-DFT energies of solid-state problems with local-DFT geometries?
混合泛函经常大大提高密度泛函计算的精度，特别是由能带结构产生的量。在平面波（PW）计算中，这种好处是以计算时间增加几个数量级为代价的。由于这个原因，大规模的问题内解决的PW形式主义必须依赖于预松弛的原子几何，获得更便宜的本地或半本地交换相关泛函。我们研究了这些几何结构在插入单点混合DFT计算时的适用性。基于几个案例的研究，我们发现两个重要的来源的错误源于（i）键应变和（ii）之间的过度混合缺陷和结晶状态。第一个起因于预松弛的几何形状和随后的混合DFT水平松弛后获得的几何形状之间的失配。第二种情况发生时，缺陷状态边缘低估的带隙人工混合与结晶状态，影响局部成键特性的缺陷，因此导致虚假的混合DFT能量。由于抵消效应，延迟应变对基于预松弛结构的能量差的量的误差条的贡献很小（$\lesssim10$ meV）。来自状态过度混合的误差不会受益于抵消效应，并且必须谨慎地进行监测。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Native point defects and low $p$-doping efficiency in $Mg_2 (Si,Sn)$ solid solutions: A hybrid-density functional study
我们进行混合密度泛函计算，调查带电的缺陷形成能量的原生点缺陷的$Mg_2 Si$，$Mg_2 Sn$，和它们的固溶体。通过混合密度泛函的带隙校正被发现是至关重要的，以确定在这些材料中的带电缺陷密度。对于$Mg_2 Si$，$Mg$材料占主导地位，并提供无意的$n$型导电性。另外，由于$Mg$空位可以在$Mg$贫乏的$Mg_2 Sn$中占主导地位，因此对于$Mg_2 Sn$，$p$型导电性是可能的.然而，在$Mg_2 Sn$中存在低形成能缺陷如$Mg_{Sn}^{1+}$和$I_{Mg}^{2+}$及其扩散可引起空穴载流子的严重电荷补偿，导致低的$p$型掺杂效率和热退化。我们的研究结果表明，除了非本征掺杂策略，合金化的$Mg_2 Si$与$Mg_2 Sn$下$Mg$ -穷人的条件将是必要的，以提高$p$型导电性与较少的电荷补偿。
2020-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Revealing Fast Ionic Conduction in Solid Electrolytes through Machine Learning Accelerated Raman Calculations
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本研究通过机器学习加速的拉曼计算揭示固态电解质中快速离子传导的特征，为高效发现离子导体提供新方法。
2025-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Nonempirical Range-separated Hybrid Functionals for Solids and Molecules
介电相关的混合（DDH）泛函最近被证明可以产生精确的能隙和介电常数为各种各样的固体，在计算成本大大低于GW计算。在DDH泛函的定义中包含的精确交换的分数取决于（自洽）材料的介电常数。在这里，我们介绍了一个范围分离（RS）版本的DDH泛函中的短和长范围的组件匹配使用系统相关的，非经验的参数。我们表明，RS DDHS产生准确的电子性质的无机和有机固体，包括能隙和绝对电离势。此外，我们表明，这些泛函可以推广到有限系统。
2016-06-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Simple and accurate screening parameters for dielectric-dependent hybrids
基于线性响应时间相关的密度泛函理论，从压缩性求和规则出发，构造了一个简单有效的屏蔽参数。当应用到介电依赖的混合（DDH），它变得非常准确的散装固体相比，从拟合模型介电函数或依赖于材料的价电子密度。本文提出的筛选参数的构造方法简单实用。以这种方式开发的筛选参数在物理上是有吸引力的，实际上是有用的，因为它是直接获得使用的平均超过单位晶胞体积的散装固体，绕过高层次的计算取决于随机相位近似的介电函数。此外，我们已经得到了一个非常好的准确性的能带隙，位置的占用d-带，电离势，光学性质的半导体和绝缘体，和几何形状的散装固体（平衡晶格常数和体积模量）从构建的DDH。
2023-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric dependent hybrid functionals for heterogeneous materials
我们推导出一个介电依赖的混合泛函，它准确地描述了异质界面和表面的电子性质，以及三维和二维散装固体。的功能，它不包含任何可调参数，是一个推广的自洽的混合泛函引入均匀固体，其中屏蔽库仑相互作用定义使用空间变化的，局部介电函数。后者是确定自洽使用密度泛函计算在有限的电场。我们目前的结果的带隙和介电常数的3D和2D的散装材料，和带偏移的接口，显示出的准确性可比的GW计算。
2019-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Wave functions for quantum Monte Carlo calculations in solids: Orbitals from density functional theory with hybrid exchange-correlation functionals
我们研究固体的固定节点扩散蒙特卡罗能量如何依赖于斯莱特-杰斯特罗波函数中使用的单粒子轨道。我们表明，依赖性可以是显着的，特别是在3D过渡金属化合物的情况下，我们采用的例子。我们说明了如何交换相关泛函与可变的确切交换组件可以利用，以减少固定节点的错误。基于这些结果，我们认为，固定节点量子蒙特卡罗提供了一个变分的方法优化有效的哈密顿参数。
2010-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Faster Exact Exchange for Solids via occ-RI-K: Application to Combinatorially Optimized Range-Separated Hybrid Functionals for Simple Solids with Pseudopotentials Near the Basis Set Limit
In this work, we developed and showcased the occ-RI-K algorithm to compute the exact exchange contribution in density functional calculations of solids near the basis set limit. Within the gaussian planewave (GPW) density fitting, our algorithm achieves a 1-2 orders of magnitude speedup compared to conventional GPW algorithms. Since our algorithm is well-suited for simulations with large basis sets, we applied it to 12 hybrid density functionals with pseudopotentials and a large uncontracted basis set to assess their performance on band gaps of 25 simple solids near the basis set limit. The la…
2022-11-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Asymmetrical plasmon distribution in hybrid AuAg hollow/solid coded nanotubes
纳米尺度的形态控制为制造具有所需等离子体特性的纳米结构铺平了道路。我们报告了两种不同的AuAg纳米管的一维中空纳米结构中的等离子体共振的纳米工程;完全中空的纳米管和包括实心Ag和中空AuAg段的混合纳米管。空间分辨等离子体映射的电子能量损失谱（EELS）揭示了存在的高阶谐振子样模式和本地化的表面等离子体共振（LSPR）模式在这两个纳米管。实验结果准确地与边界元法（BEM）模拟，其中实验和模拟显示，等离子体共振强烈存在于纳米管内，由于等离子体杂化。基于实验和模拟结果的报告，我们表明，新的混合金银纳米管具有两个显着的共存功能：（i）LSPR已经从混合AuAg纳米管的中空部分和实心部分独特地产生，这开辟了用一个单一纳米结构控制宽范围等离子体共振的途径，以及（ii）高-有序模式由于实心和空心部分的相互作用引起的等离子体杂化而被破坏，导致1D纳米结构中的不对称等离子体分布。不对称性可以被调制/工程化，导致控制编码的等离子体纳米管。
2023-01-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Microstructural Insights into Fast Ion Transport in Solid Electrolytes via Multiscale Modeling
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Münster（明斯特大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
运用多尺度建模，从原子尺度到连续尺度解析多晶离子传输，用机器学习势整合分子动力学与有限元模拟，明确晶界在离子传输中的关键作用，为先进固体电解质微观结构设计提供指导。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Accurate and efficient calculation of atomic forces in solids with non-self-consistent hybrid functionals
King’s College London（伦敦国王学院）；Sorbonne Université, MNHN, UMR CNRS 7590, IMPMC（索邦大学，法国国家自然历史博物馆，CNRS联合研究实验室7590，矿物、岩石和宇宙化学研究所）
该研究针对杂化泛函计算成本高的问题，提出采用Quantum ESPRESSO中基于DFPT的非自洽杂化泛函计算原子力的方法，可降低成本且结果精度接近自洽计算，为固体原子力计算提供高效替代方案。
2026-08-17 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Density-based mixing parameter for hybrid functionals
在密度泛函理论（DFT）中，一种非常流行的计算固体电子性质的从头算方法是使用混合泛函，它将一部分Fock交换与DFT泛函混合。尽管他们的成功，一个主要的问题仍然存在，有关使用一个单一的混合参数的所有材料。由物理参数连接的混合参数的固体的介电性质，并最终其带隙的指导下，我们提出了一种方法来计算这个参数从电子密度单独。该方法在保持对材料结构特性良好描述的同时，显著减小了传统杂化泛函对大、小间隙材料的误差。此外，它的实现是简单的，并导致一个微不足道的增加的计算时间。
2010-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Employing semilocal exchange hole with an application to meta-GGA level screened range separated hybrid functional: A conventional wisdom method
区间分离的杂化密度泛函在精确描述分子和固体的各种性质方面是非常成功的。距离分离的混合泛函是从球平均或系统平均反向工程交换孔设计的。在目前的尝试中，我们采用筛选的范围分离的杂交功能方案的meta-GGA梯级通过使用陶-钼半局域交换孔（或功能）。本文提出的混合泛函在距离分离方案中利用了基于球平均密度矩阵展开的交换孔。对于缓变密度校正，我们采用基于局域密度近似（LDA）的交换空穴距离分离方案，并通过传统的智慧技术结合缓变的Tao-Mo增强因子。综合性能和测试结果表明，它准确地描述了几种分子的性质。这个筛选的杂化泛函最吸引人的特点是它将在meta-GGA水平上描述固态性质的实际上非常有用。
2017-12-14 cond-mat.mtrl-sci
The $ε$-$ζ$ Transition in Solid Oxygen
该研究通过第一性原理结构搜索与分子动力学模拟，确定Pm空间群结构为固态氧在111 GPa以上ζ相的最优候选，并与多种实验测量结果进行了对比验证。
2023-09-25 cond-mat.mtrl-sci
In-drop capillary spooling of spider capture thread inspires hybrid fibers with mixed solid-liquid mechanical properties
无网纹圆蛛所纺的蛛丝是蛛网陷阱结构中的一个重要元素，它由横跨在丝上的胶滴组成。从机械上讲，这种螺纹呈现出迄今为止未知的混合固体-液体行为。在伸展状态下，由于其分子纳米弹簧，捕获丝表现为一种特别有弹性的固体，但它在压缩状态下的行为完全转变为现在的液体状：它在施加恒定张力的同时收缩，没有明显的限制。在这里，我们解开了支撑这种“液体线”的独特行为的物理学，并证明了它的机械响应起源于由液滴内的屈曲引起的丝丝的形状切换。从这个几何和力学的自然例子中学习，我们制造了可编程的液体线，为新的混合固体-液体材料的设计提供了以前未识别的途径。这篇文章可在PNAS网站上开放获取补充材料。
2016-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft nlin.AO
Design of defect spins in piezoelectric aluminum nitride for solid-state hybrid quantum technologies
宽带隙半导体中的自旋缺陷是在固态环境中实现量子比特或量子比特的有前途的系统。到目前为止，缺陷量子位只在具有强共价键的材料中实现。在这里，我们介绍了一个应变驱动的计划，合理地设计功能离子晶体中的缺陷自旋，这可能是潜在的量子比特。特别是，使用最先进的从头计算的混合密度泛函和多体微扰理论的基础上的组合，我们预测，带负电荷的氮空位中心的压电氮化铝表现出自旋三重态基态在现实的单轴和双轴应变条件下，这样的状态可以利用量子比特的实现。这里采用的应变驱动策略可以很容易地扩展到其他宽带隙半导体中的各种点缺陷，为控制离子系统中缺陷的自旋特性铺平了道路。
2016-02-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Teaching Solid Mechanics to Artificial Intelligence: a fast solver for heterogeneous solids
我们提出了一种深度神经网络（DNN）作为非均匀非线性材料系统中局部应力（原则上是应变）计算的快速代理模型。我们表明，DNN预测的局部应力与约3.8%的平均绝对百分比误差（MAPE）的情况下，非均匀弹性介质和相邻域之间的机械相位差高达1.5倍，同时执行103倍的速度比频谱求解器。速度的提高源于这样一个事实，即在训练之后，DNN无需任何迭代就可以预测压力，而不是标准非线性求解器的迭代性质。新的DNN代理模型也被证明适用于一般用途：它能够在拓扑结构上与用于训练的几何结构截然不同的几何结构中再现应力分布，这意味着有效地学习底层偏微分方程描述的场景。即使在相邻区域之间的弹性刚度具有高达2倍的机械对比度和4倍的屈服应力的弹塑性材料的情况下，其中常规求解器通常需要大量的迭代来达到应力预测，经训练的模型在网络的一个单个前向评估步骤中以6.4%的MAPE模拟微观力学，即，即使对于这种非线性问题的情况也没有任何迭代计算。结果揭示了一个全新的和高效的方法来解决非线性力学边界值问题和/或增加现有的解决方案的方法在相应的混合变量，与目前最快的解决方案相比，加速到8300倍的异质弹塑性材料。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid Epitaxial Al/InGaAs system: Solid-state dewetting and Al facet formation
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Waterloo Institute for Nanotechnology, University of Waterloo（滑铁卢大学纳米技术研究所）；Quantum Nanofabrication and Characterization Facility (QNFCF), University of Waterloo（滑铁卢大学量子纳米加工与表征设施）；Canadian Light Source Inc.（加拿大光源公司）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）
本研究通过分子束外延在In₀.₇₅Ga₀.₂₅As上生长稳定的Al薄膜，并探讨其热稳定性及退火条件，为制备高质量超导体-半导体混合平台提供指导。
2026-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Nonempirical Range-Separated Hybrid Functional with Spatially Dependent Screened Exchange
本文提出介电依赖的范围分离杂化泛函SE-RSH，通过引入受COHSEX近似启发的空间依赖精确交换比例，解决了传统泛函在介电失配大的异质固体中描述不准的问题，并在多种界面、固体和纳米颗粒上验证了其准确性。
2023-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Quasi-solid-state sodium-ion hybrid capacitors enabled by UiO-66@PVDF-HFP multifunctional separators: selective charge transfer and high safety
钠离子混合电容器的实际应用受到其低能量密度的限制，这是由于阴极和阳极之间的动力学失配以及与易燃电解质-隔板系统相关的防火安全性造成的。因此，我们报告了金属有机框架（MOFs，UiO-66）改性PVDF-HFP隔膜的合理设计。隔板的高拉伸强度和尺寸热稳定性降低了由隔板变形引起的电极短路的风险。MCC测试表明，峰值热释放速率（pHRR）降低了75%，表明隔板的耐火性能增强。这是由于UiO-66转化为ZrO 2伴随着氧的消耗和阻挡炭的形成，阻挡炭抑制了进一步的热释放。基于该隔膜制备的准固态电解质呈现出2.44mS *cm-1的增强的离子电导率和0.55的Na离子迁移数，这与隔膜的高孔隙率（>70%）和电解质吸收（~ 320%）有关。此外，UiO-66的开放金属位点可以捕获PF 6-，从而释放Na+以进行更快的迁移，从而减少阴极和阳极之间的动力学失配。这种多功能隔膜使得准固态Na离子混合电容器能够实现高能量密度（182 Wh*kg-1@31 W*kg-1）和功率密度（5280 W*kg-1@22 Wh*kg-1），以及优异的循环稳定性（10000次循环@1000 mA*g-1）。关键词：准固态; PVDF-HFP;金属有机骨架;尺寸热稳定性;防火安全性;选择性电荷转移
2021-06-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hybrid cold and hot-wall chamber for fast synthesis of uniform graphene
我们介绍了一种新的模式，在CVD生长的石墨烯结合冷壁和热壁反应室。这种混合模式保留了冷壁腔室的优点，如快速生长和低燃料消耗，但提高了传统CVD与热壁腔室的生长质量。合成的石墨烯是均匀的单层。电子输运测量表明，与在普通冷壁反应室中合成的石墨烯相比，载流子迁移率有很大的改善。我们的研究结果有望开发出快速且具有成本效益的高质量石墨烯，适用于可扩展的工业应用。
2017-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Solid-State Reactions at Niobium-Germanium Interfaces in Hybrid Superconductor-Semiconductor Devices
Clemson University（克莱姆森大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心）；IBM TJ Watson Research Center（IBM T.J. 沃森研究中心）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Rutgers University（罗格斯大学）；University of Texas in Dallas（得克萨斯大学达拉斯分校）；University of Maryland（马里兰大学）
研究通过低温蒸发铌并分析其与锗界面的固态反应，揭示了锗扩散对超导电子性能的影响，强调了低温生长对减少界面混入和能带弯曲的重要性。
2024-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Novel fast Li-ion conductors for solid-state electrolytes from first-principles
PSI Center for Scientific Computing, Theory and Data, Paul Scherrer Institute（保罗谢勒研究所科学计算、理论与数据中心）；Theory of Condensed Matter, Cavendish Laboratory, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室凝聚态理论组）
本文通过高通量计算筛选出潜在的快速锂离子导体，利用分子动力学模拟评估锂离子扩散性，并通过第一性原理计算确定激活能，发现Li7NbO6在室温下具有5 mS/cm的高离子导电性。
2026-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Simulation of attosecond transient soft X-ray absorption in solids using generalized Kohn-Sham real-time TDDFT
瞬态芯能级光谱的含时密度泛函理论（TDDFT）模拟需要平衡处理价电子和芯电子激发。为此，调谐范围分离的混合交换相关泛函内的广义Kohn-Sham计划提供了一个计算效率高的手段，同时提高了在TDDFT的价和核心激发能的准确性，通过减轻跨多个长度尺度的离域误差。在这项工作中，范围分离的混合泛函结合速度计制定的实时TDDFT模拟静态以及瞬态软X射线近边吸收光谱在一个典型的固态系统，单层六方氮化硼，激子效应是重要的。在静态情况下，计算得到的软X射线吸收边能量和谱线形状与实验结果吻合较好。在泵浦脉冲激光激发下，软X射线探测谱显示出布居诱导漂白和激子峰的瞬态能量位移的特征。因此，在这项工作中概述的方法说明了一个实用的手段，在TDDFT框架内模拟固体阿秒时间分辨的核心水平的光谱。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
A simple screened exact-exchange approach for excitonic properties in solids
我们提出了一个筛选的精确交换（SXX）方法的有效和准确的计算固体的光学性质，其中的筛选是通过零波矢极限的逆介电函数。SXX方法可以被看作是Bethe-Salpeter方程（BSE）的简化，或者在时间依赖的密度泛函理论的背景下，作为第一步走向一类新的混合泛函的固体的光学性质。SXX对小禁带半导体和大禁带绝缘体中的束缚激子和连续谱都有很好的表现，计算成本远低于BSE。
2015-01-22 cond-mat.mtrl-sci
A practical route to amorphous solid-state electrolyte structures by hybrid reverse Monte Carlo with foundation potentials
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本研究针对非晶碱金属氧氯化物结构建模问题，对比纯熔融淬火分子动力学、纯反向蒙特卡洛及两种混合方案，提出用基础势淬火玻璃态后经混合方案精修的实用路线，所得结构兼具局部化学与中程有序性，可用于离子输运建模。
2026-10-15 cond-mat.mtrl-sci
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
How to represent crystal structures for machine learning: towards fast prediction of electronic properties
固体的高通量密度泛函计算非常耗时。作为替代方案，我们在这里提出了一种机器学习方法的快速预测的固态性能。为了实现这一点，LSDA计算被用作训练集。我们专注于预测金属与绝缘行为，并预测费米能量下的电子态密度值。我们发现，传统的表示的输入数据，如库仑矩阵，不适合在周期性固体的情况下的学习机的训练。我们提出了一种新的晶体结构表示，学习和竞争力的预测精度成为可能在一个不受限制的类SPD系统。由于磁现象，在d系统上学习比在纯sp系统中更困难。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Wigner-Seitz truncated TDDFT approach for the calculation of exciton binding energies in solids
Centro de Física de Materiales - Materials Physics Center (CFM-MPC)（材料物理中心）；Donostia International Physics Center (DIPC)（多诺西亚国际物理中心）；EHU Quantum Center, Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea UPV/EHU（巴斯克大学量子中心）
本文提出一种改进的TDDFT方法，通过Wigner-Seitz截断核处理长程Coulomb奇异项，以提高激子结合能计算的准确性与光谱质量。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Hybrid nodal surface and nodal line phonons in solids
提出杂化节面—节线声子并按双带、四带分类，结合数据库筛选与第一性原理计算识别候选材料，揭示其独特拓扑表面态。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Fast convergence to equilibrium for long-chain polymer melts using a MD/continuum hybrid method
采用分子动力学和弹性连续介质相结合的混合方法，实现了长链聚合物熔体向平衡态的快速有效收敛。与传统的平衡方法相比，实现平衡态所需的模拟时间大大减少。由于弹性连续体产生的大尺度波动，聚合物在很宽的能量范围内移动。聚合物熔体中产生了多种链结构，导致聚合物熔体快速收敛到平衡态。
2012-05-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
Hartree-Fock Limit for Energies in Solids
University of Latvia（拉脱维亚大学）
在线性化增强平面波框架内建立达到Hartree-Fock极限的方法，通过一致构造径向基函数和核心轨道，实现分子和固体总能量精度达几μHa，并为14种半导体和绝缘体提供参考数据。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Accurate non-empirical range-separated hybrid van der Waals density functional for complex molecular problems, solids, and surfaces
我们在非经验vdW-DF方法中引入了一种新的通用范围分离混合范德华密度\ph{functional, termed vdW-DF-ahbr,} [JPCM 32，393001（2020）]。它将vdW-DF 2的相关性与由\ph{a new model of exchange effects}在密度显式vdW-DF 2-b86 r函数中固定的筛选Fock交换相结合[PRB 89，121103（R）（2014）]。新的vdW-DF 2-ahbr防止虚假的交换绑定，并有一个小的密度梯度形式集从多体微扰分析。它是准确的\ph{bulk as well as layered materials}，它系统地和显着地提高了目前的vdw-DF的性能的分子问题。重要的是，vdW-DF 2-ahbr也优于目前的标准（色散校正）范围分离的杂交广泛收集的非共价相互作用的基准集，而在同一时间成功地减轻密度驱动的错误，往往影响分子过渡态和异构化计算的描述。vdW-DF 2-ahbr还通过1）正确预测Pt（111）上CO吸附的基底结构和位点偏好，2）在描述CO $_2$在官能化和简单金属-有机骨架中的吸附方面优于现有的非经验vdW-DF，和3）在DNA装配模型中是高度精确的碱基对相互作用的\ph{for the}集合。
2022-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
FastTrack: a fast method to evaluate mass transport in solid leveraging universal machine learning interatomic potential
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；Songshan Lake Materials Laboratory（松山湖材料实验室）
本文提出 FastTrack 框架，结合通用 MLFF、三维 PES 采样与插值快速计算晶体原子迁移势垒，无需预定义 NEB 图像，并在十二类材料上验证其精度与百倍加速。
2025-08-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Discovery of a hybrid topological quantum state in an elemental solid
本文在单质固体砷中通过隧道显微术、光电子能谱和理论分析发现并验证了一种由强拓扑与高阶拓扑联合形成的混合拓扑相，为探索不同能带拓扑相互作用及拓扑导电通道应用提供了新平台。
2024-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
From anti-perovskite to double anti-perovskite: lattice chemistry basis for super-fast transportation of Li+ ions in cubic solid lithium halogen-chalcogenides
使用材料基因组方法的基础上的密度泛函理论，我们制定了一类新的无机电解质的快速扩散的Li+离子，通过微调的晶格化学的反钙钛矿结构。已经进行了系统的建模，以通过在硫属元素晶格位置（A）上合金化和卤素位置（X）的交替占据来阐述基于Li3AX的立方反钙钛矿中的结构稳定性和离子传输特性。除了通过适当指定晶格占有率来确定减少反钙钛矿相中Li+离子扩散势垒的有效方法外，目前的理论研究还发现并合成了具有双反钙钛矿结构的新相Li6OSI2（或Li3O0.5S0.5I）。这种新化合物对Li+扩散具有相当低的激活势垒，同时具有宽的能带隙以阻碍电子的传导。
2017-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Defect-Driven Anomalous Transport in Fast-Ion Conducting Solid Electrolytes
固态离子传导是电化学能量存储和转换的关键使能器。材料加工、缺陷化学、输运动力学和实际性能之间的机械联系是相当重要的，但仍不完整。在这里，受流体和生物物理系统的研究的启发，我们重新审视异常扩散的标志性的二维快离子导体，$β$ -和$β^{\prime\prime}$ -氧化铝。使用大规模的模拟，我们重现的交流离子电导率数据的频率依赖性。我们展示了如何分布的电荷补偿缺陷，调制的处理，驱动静态和动态的混乱，这导致持久的亚扩散离子输运在宏观时间尺度。我们deconvolute移动离子之间的排斥，移动离子和电荷补偿缺陷之间的吸引力，和离子电导率的几何拥挤的影响。我们的定量框架的基础上，这些模型固体电解质连接他们的原子缺陷化学宏观性能与最小的假设，并使机制驱动的“原子到设备”的快离子导体的优化。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Quantum Monte Carlo study of MnO solid
用量子蒙特卡罗方法研究了锰氧化物固体的电子结构。实验波函数由Hartree-Fock轨道和密度泛函理论建立，电子-电子关联由固定节点QMC恢复。相关性效应显着，QMC对间隙和凝聚力的估计与实验结果非常一致。与混合功能的结果的比较指出的重要性，准确的交换，以改善过渡金属氧化物系统的密度泛函描述。
2004-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Supercurrent Time Division Multiplexing with Solid-State Integrated Hybrid Superconducting Electronics
本文提出压控混合超导解复用器，利用集成 Josephson FET 在 50 mK 下实现非耗散超电流时分复用，并验证 1 分 8 与高频 1 分 2 器件性能。
2025-09-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Fast and stable deep-learning predictions of material properties for solid solution alloys
我们提出了一种新的深度学习（DL）方法，用于对固溶体二元合金和磁性系统的宏观物理性质进行高度准确的预测。其主要思想是利用合金体系中不同物性之间的相关性来提高神经网络模型的预测精度。我们使用多任务神经网络模型，同时预测的总能量，电荷密度和磁矩。这些物理特性在多任务NN的训练期间相互充当约束，从而产生更可靠的DL模型，因为单个模型可以正确地学习多个物理特性。研究了两种二元合金，铜-金（CuAu）和铁-铂（FePt）。我们的研究结果表明，一旦多任务神经网络的训练，他们可以估计一个特定的配置的材料性能比第一原理密度泛函理论计算快数百倍，同时保持相当的准确性。我们使用了一个简单的措施的根均方误差（RMSE）的基础上量化的NN模型的质量，并发现，包括电荷密度和磁矩作为物理约束导致更稳定的模型，表现出更高的精度和降低的不确定性的能量预测。
2020-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Space Charge Layer and Facile Halide Rearrangement Enable Fast Lithium-Ion Transport at Halide Solid Electrolyte Interfaces
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
该研究通过密度泛函理论、分子动力学与光谱实验，揭示卤化物固态电解质异质界面通过空间电荷层和柔性卤化物框架重排协同增强锂离子传导，为设计超离子异质结构提供原子级原理。
2026-10-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nonlocal Machine-Learned Exchange Functional for Molecules and Solids
本研究结合机器学习与物理约束，设计出兼具轨道依赖性和非局部性的低成本交换泛函，兼顾分子与固体体系的计算精度与效率，突破传统DFT的成本-精度权衡限制。
2024-08-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Implication of the double-gating mode in hybrid photon counting detector for measurements of transient heat conduction in GaAs/AlAs superlattice structures
理解和控制纳米尺度下固体中的热输运对于设计和增强新一代光电、热电和光子器件的性能至关重要。在这方面，半导体超晶格结构提供了一个独特的平台来研究与固体中的声子传播相关的现象，如热传导。瞬态X射线衍射可以直接探测原子运动，因此是对凝聚态物质中声子动力学敏感的罕见技术之一。本文利用EIGER 2探测器研究了GaAs/AlAs超晶格结构中的光诱导瞬态热传导。基准实验已在奥地利SAXS光束线在Elettra Sincrotrone的里雅斯特，在混合填充模式下运行。我们表明，漂移的实验条件，如同步辐射光束的波动，变得不那么重要时，利用EIGER 2双门模式，导致更快地获得高质量的数据，并有利于数据分析和数据解释。
2023-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Orbital-resolved DFT+U for molecules and solids
本研究提出轨道分辨的DFT+Hubbard $U$校正方法，通过线性响应获取参数，在含局域与杂化态的固体及分子配合物中显著提升性质预测精度，拓展了DFT+$U$的适用范围。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Meta-GGA dielectric-dependent and range-separated screened hybrid functional for reliable prediction of material properties
提出一种范围分离的meta-GGA杂化泛函，通过介电函数确定Hartree-Fock交换比例，准确预测带隙、光学性质及铜基半导体带隙问题。
2025-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
