Quasiparticle band structures and thermoelectric transport properties of p-type SnSe
我们采用密度泛函和多体微扰理论计算了低温Pnma和高温Cmcm相p型SnSe的准粒子能带结构和电子输运参数。Pnma相具有0.829eV的间接带隙，而Cmcm具有0.464eV的直接带隙。这两个阶段表现出多个本地带极值的能量范围内可比的热能的载体从全球极值。我们计算了单晶和多晶材料的电子输运系数，以了解以前的实验测量。我们还讨论了输运系数对掺杂浓度和温度的依赖性，以确定最佳热电性能的掺杂条件。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural, elastic, optical properties and quasiparticle band structure of solid cyanuric triazide
在这封信中，我们报告的结构，弹性和准粒子能带结构的三叠氮氰尿酸。用色散校正方法处理范德华力（vdW）的结构性质提供了一个显着的改进的基态性质的描述。由状态方程预测的体弹性模量与弹性常数一致，其大小与炸药的数量级有关。然后，采用$_0$ $_0$近似研究了其能带结构，得到间接带隙为6.33 eV.最后，我们计算了在环境压力下的光学和爆轰特性。
2014-05-28 cond-mat.mtrl-sci
GW quasiparticle band gap of the hybrid organic-inorganic perovskite CH$_3$NH$_3$PbI$_3$: Effect of spin-orbit interaction, semicore electrons, and self-consistency
采用基于$GW$近似的多体微扰理论，研究了有机-无机混合钙钛矿卤化铅CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$的准粒子带隙.我们对相对论自旋轨道效应的带隙敏感性、半核Pb-5 $d$和I-4 $d$电子的描述以及起始Kohn-Sham本征值进行了系统分析。我们发现，半核心状态的列入增加了0.2 eV的计算的带隙，和自洽准粒子本征值，使用一个修正的$G_0W_0$的结果增加了0.4 eV的带隙。这些发现使我们能够解决先前报告的CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$的$GW$计算之间的不一致性。我们最准确的带隙是1.65 eV，并在考虑一个小的激子位移后，在实验中确定的测量的光学间隙是在良好的协议。
2014-10-08 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle electronic band structure of the alkali metal chalcogenides
本文用ABINIT程序在投影缀加波（PAW）方法下计算了碱金属硫属化合物M $_2$ A（M：Li，Na，K，Rb; A：O，S，Se，Te）的电子能带谱。Kohn-Sham单粒子态是在广义梯度近似（GGA）框架下发现的。在此基础上，在GW近似下得到了电子的准粒子能量和介电常数。除了Li $_2$ O外，所有考虑的M $_2$ A晶体都是基于格林函数进行计算的。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band-edge energy and band offsets of monolayer of molybdenum and tungsten chalcogenide
本文报道了钼和钨的二硫属化物MX_2（M=Mo，W; X=S，Se，Te）单分子膜的准粒子能。除了计算带隙，我们已经实现了收敛的绝对能带能量相对于真空水平。与其他方法的结果相比，GW计算揭示了更大的带隙和不同的绝对能带能量，因为增强的多电子效应。有趣的是，我们完全收敛的准粒子能量认可了带隙中心近似，使其成为估计准粒子能量的方便方法。在这项工作中获得的绝对准粒子的能量和能带偏移是重要的异质结器件和化学催化剂的设计基于单层二硫族化合物。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
SternheimerGW: a program for calculating GW quasiparticle band structures and spectral functions without unoccupied states
SternheimerGW软件使用含时密度泛函微扰理论来评估固体的GW准粒子能带结构和光谱函数。格林函数G和屏蔽库仑相互作用W都是通过求解线性Sternheimer方程得到的，从而克服了对未占据态求和的需要。该代码的目标是通过使用全频率积分对G和W进行卷积来计算精确的频谱特性。线性响应方法允许用户在任意电子波矢处评估谱函数，这对于间接带隙半导体和角分辨光电子谱的模拟特别有用。该软件高效并行化，与Quantum Espresso 6.3版集成，并使用测试场持续监控稳定性。
2018-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure based on a generalized Kohn-Sham scheme
我们提出了一个比较全面的潜力研究广义科恩-沙姆计划（gKS）明确专注于其作为出发点的准粒子方程的解决方案的适用性。我们比较了$G_0W_0$准粒子能带结构计算LDA，sX，HSE 03，PBE 0，和HF交换和相关（XC）的Si，InN和ZnO的泛函。此外，HSE 03功能的研究和比较的GGA为15个非金属材料作为准粒子激发能的计算起点。对于这种情况下，也自我一致性的影响，在$GW$自能进行了分析。结果表明，使用的gKS计划作为一个扰动QP校正的起始点，可以改善LDA或GGA起始点的化合物与浅$d$带的不足之处。对于这些固体，价带和导带的顺序经常使用XC的局部或半局部近似来反转，这使得微扰$G_0W_0$计算不可靠。即使在这些困难的情况下，gKS起始点的使用也允许相当准确的带隙计算，并且通常在使用HSE 03泛函的计算之后的单次$G_0W_0$计算非常接近实验。
2008-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Dispersion Corrected Structural Properties and Quasiparticle Band Gaps of Several Organic Energetic Solids
我们对一系列含能固体进行了{ \it ab initio}计算，探索了它们的结构和电子性质。为了计算这些分子固体的基态体积，在DFT中采用了不同的色散校正方法，即Tkartchenko-Scheffler方法（有和没有自洽屏蔽），Grimme方法（D2，D3（BJ））和vdw-DF方法。我们的研究结果表明，色散校正方法是必不可少的，在理解这些复杂的结构与范德华相互作用和氢键。计算的基态体积和体积模量表明，每种方法的性能是不是唯一的，因此，仔细检查是强制性的解释理论预测。这项工作还强调了准粒子计算的重要性，在预测的带隙，这是在这里得到的GW近似。我们发现，所获得的带隙的范围从4至7 eV的不同的化合物，表明它们的绝缘性质。此外，我们显示准粒子能带结构计算的重要作用，相关的间隙与能量特性。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle calculations of the electronic properties of ZrO$_2$ and HfO$_2$ polymorphs and their interface with Si
用准粒子方法研究了Hf和Zr氧化物的电子能带结构。相对于密度泛函理论的结果的修正被发现只弱依赖于晶体结构。基于这些体计算以及体Si的计算，还研究了准粒子修正对这些氧化物和Si之间界面处能带偏移的影响，假设界面处的电势排列在密度泛函理论内正确再现。一方面，价带偏移量几乎不随十分之几eV的校正而改变。另一方面，导带偏移提高了1.3- 1.5eV。当应用到现有的计算在密度泛函理论水平的偏移，我们的准粒子修正提供了良好的一致性与实验的结果。
2009-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle self-consistent $GW$ electronic band structures of Be-IV-N$_2$ compounds
用准粒子自洽$GW$方法计算了BeSiN $_2$和BeGeN $_2$化合物的电子能带结构.晶格参数计算的纤锌矿为基础的晶体结构中常见的其他II-IV-N $_2$化合物与$Pbn$ 2 $_1$空间群。它们是在局部密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）中确定的，它们提供了下限和上限。在GGA晶格常数下，这使得晶格常数更接近实验值，发现BeSiN $_2$具有6.88 eV的间接带隙，并且其在$Γ$处的直接带隙为7.77 eV，而在BeGeN $_2$中，带隙直接在$Γ$处并且等于5.03 eV。为了解释BeSiN $_2$中的间接能隙，与母体III-N化合物w-BN能带结构进行了比较。有效质量参数也进行了评估，发现从BeSiN $_2$到BeGeN $_2$降低。
2019-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Direct imaging of the band profile in single layer ${\small MoS_2}$ on graphite: quasiparticle energy gap, metallic edge states and edge band bending
利用扫描隧道显微镜和光谱学研究了石墨表面单层${\small MoS_2}$的电子结构。结果表明，在77 K时，单层${\small MoS_2}$的准粒子能隙为2.15 $\pm$ 0.07 eV.结合温度相关的光致发光研究，我们推导出激子的结合能为0.22 $\pm$ 0.1 eV，这个值远低于目前的理论预测。与理论预测一致，我们直接观察到单层${\small MoS_2}$的金属边缘状态。在${\small MoS_2}$的体区中，费米能级位于价带最大值以上1.8 eV处，这可能是由于石墨/ ${\small MoS_2}$异质结的形成。然而，在边缘处，我们观察到在约5 nm的短耗尽长度内的0.6 eV的向上能带弯曲，类似于金属表面态对3D半导体的费米能级钉扎的现象。
2014-04-07 cond-mat.mtrl-sci
On the combined use of GW approximation and cumulant expansion in the calculations of quasiparticle spectra: The paradigm of Si valence bands
由于最早的实施方案的各种GW近似和累积展开的准粒子传播子和光谱的计算中，已经作出了几次尝试，以结合这两种理论方法的有利性质和结果。虽然GW加累积量的方法已被证明是成功的解释固体中的光电子能谱数据，这两种方法之间的正式联系还没有被详细研究。通过引入一个一般的双射积分表示的累积量，我们可以严格地确定在这一点上，这两个近似可以连接的准粒子相互作用与介电响应的系统，已被广泛利用在最近的解释卫星结构的光电子能谱的典范模型。我们建立了一个协议，从而建立GW+累积量计划的一致的实际实施，并说明它由全面的国家的最先进的第一性原理计算的本征角分辨光电子能谱从Si价带。
2016-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Accurate energy bands calculated by the hybrid quasiparticle self-consistent GW method implemented in the ecalj package
我们最近在http://github.com/tkotani/ecalj上发布的ecalj包中实现了新版本的准粒子自洽GW（QSGW）方法。由于新版本的ecalj与以前的版本相比数值稳定且准确，因此我们可以轻松执行计算，而无需设置输入参数。在这里，我们研究其描述能带特性的能力，例如，各种半导体和绝缘体的带隙能量、特殊点的本征值和有效质量。我们处理C，Si，Ge，Sn，SiC（2H，3C和4H结构），（Al，Ga，N）x（N，P，As，Pb），（Zn，Cd，Mg）x（O，S，Se，Te），SiO2，HfO2，ZrO 2，SrTiO 3，PbS，PbTe，MnO，NiO和HgO。我们提出了一种混合QSGW方法，其中我们混合80%的QSGW和20%的LDA，给出了普遍良好的协议与这些材料的实验。
2016-02-24 cond-mat.mtrl-sci
The quasiparticle band gap in the topological insulator Bi2Te3
本文对三维拓扑绝缘体Bi2Te3中形成体带隙边缘的态的色散进行了理论研究。在密度泛函理论中，我们分析了原子位置在现有实验数据的误差范围内变化的效果，并为交换相关泛函选择了体带隙和k空间位置的价带和导带极值。对于每一组具有不同交换相关泛函的位置，我们展示了在一次GW方法中计算的多体校正如何影响Bi2Te3电子结构的上述特性。因此，我们还说明了在碲化铋的情况下，一次性GW结果对参考单粒子能带结构的敏感程度。我们发现，对于这种拓扑绝缘体，GW修正增大了基本带隙，并且对于某些原子位置和参考能带结构，其值与实验值非常吻合。
2013-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure of the almost-gapless transition-metal-based Heusler semiconductors
基于过渡金属的Heusler半导体是从自旋电子学到热电学的各种应用的有前途的材料。采用$GW$近似的FLAPW方法的框架内，我们研究了准粒子能带结构的一些这样的化合物几乎是无带隙半导体。我们发现，与\textit{sp} -电子基半导体如Si和GaAs相比，在这些体系中，多体修正对电子能带结构的影响很小，能带隙增加不到0.2 eV，这使得起点密度泛函理论（DFT）成为描述这些材料电子和光学性质的一个很好的近似.此外，可以通过改变晶格参数或通过取代\emph{sp} -化学元素来调谐带隙。
2016-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Comments on "Band gap and band parameters of InN and GaN from quasiparticle energy calculations based on exact-exchange density-functional theory" [Appl. Phys. Lett. 89, 161919 (2006)]
忽略了Rinke等人对纤锌矿和立方InN以及纤锌矿GAN的带隙的一些先前的密度泛函计算[Appl.Phys.Lett. 89，161919，2006]导致了相对于密度泛函理论（DFT）描述这些材料的电子性质的局限性的不准确和误导性的陈述。这些评论是针对这一声明提出的。特别是，他们表明，一些局域密度近似（LDA）计算已经正确地描述或预测这些系统的电子和相关性质[物理评论B 60，1563，1999;应用物理杂志96，4297，2004和97，123708，2005]。这些成功的计算自洽地解决了定义LDA的方程组，即，Kohn-Sham方程和根据占据态的波函数给出基态电荷密度的方程。
2011-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Band structure and carrier effective masses of boron arsenide: effects of quasiparticle and spin-orbit coupling corrections
我们确定的基本电子和光学性质的高热导率的III-V族半导体砷化硼（BAs）使用密度泛函和多体微扰理论，包括准粒子和自旋轨道耦合修正。我们发现，基本的带隙是间接的值为2.049 eV，而最小的直接带隙的值为4.135 eV。我们计算了载流子的有效质量，并报告了空穴比电子更小的值，这表明空穴迁移率更高，p型掺杂更容易。静态介电常数和高频介电常数之间的小差异表明BA仅为弱离子。我们还观察到，介电函数的虚部表现出强吸收峰，这对应于能带结构中的平行带。我们估计的激子结合能为43毫电子伏表明，激子是相对稳定的，在室温下对热解离。我们的工作提供了理论见解的基本电子性质的BA指导实验表征和设备的应用。
2019-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Relativistic quasiparticle self-consistent electronic structure of hybrid halide perovskite photovoltaic absorbers
基于有机金属卤化物钙钛矿CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$的光吸收层的太阳能电池最近已经达到15%的转换效率，尽管这些材料如何工作仍然在很大程度上未知。在准粒子自洽GW近似下分析了电子结构和光学性质。虽然这种化合物与传统的sp半导体有一些相似之处，但它也显示出独特的特性。准粒子自洽性对于精确描述能带结构是必不可少的：带隙比局域密度近似（LDA）或基于LDA的GW预测的要大得多。价带色散以一种非常不寻常的方式被改变。此外，自旋轨道耦合强烈修改的能带结构，并引起非常规的色散关系和Dresselhaus分裂的带边。平均空穴质量很小，这是最近观察到的长扩散长度的原因。表面电离电位（功函数）计算为5.7 eV相对于真空水平，解释有效的载流子转移到TiO $_2$和Au电接触。
2014-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Substrate screening effects on the quasiparticle band gap and defect charge transition levels in MoS$_2$
单层MoS $_2$已成为纳米电子和光电子器件的一种有趣的材料。衬底屏蔽和缺陷对MoS $_2$电子结构的影响是设计此类器件时的重要考虑因素。在这里，我们提出了从头算密度泛函理论（DFT）和GW计算研究的影响，衬底屏蔽的准粒子的带隙和缺陷电荷跃迁能级（CTL）在单层MoS $_2$。我们发现一个巨大的重整化的独立准粒子带隙的350 meV和530 meV的石墨烯和石墨作为基板的存在下，分别。我们的研究结果证实了最近的实验测量这些系统使用扫描隧道光谱和光致发光激发光谱。硫空位是在MoS $_2$中发现的最丰富的本征缺陷。我们使用DFT+GW方法研究了MoS $_2$中这些空位的CTL。我们发现在MoS $_2$的原始带隙中出现（+1/0）和（0/-1）CTL。衬底屏蔽导致相对于价带最大值（VBM）的（0/-1）能级的重整化，重整化量与带隙相同。这导致（0/-1）能级的钉扎，对于自支撑的情况以及在存在衬底的情况下，低于导带最小值约$\sim$ 500 meV。另一方面，（+1/0）能级在所有情况下都位于VBM以上不到100 meV。
2018-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Electron correlation effects in diamond: a wave-function quantum chemistry study of the quasiparticle band structure
本文用波函数电子结构理论研究了典型共价绝缘体金刚石的准粒子带，着重讨论了裸粒子周围关联空穴的性质。短程关联在这样的系统中方便地描述使用实空间表示和多体技术从{ \it ab initio}量子化学。另一方面，为了考虑长程极化效应，我们采用了介电连续体的近似。以Hartree-Fock能带结构作为“不相关”参考，后Hartree-Fock处理是根据Hartree-Fock解导出的局域Wannier函数进行的。计算的相关引起的相关的实空间矩阵元素的修正是重要的，并引起强烈的减少，在$50\%$的范围内，初始Hartree-Fock间隙。虽然我们的最终结果为间接和直接的差距，5.4和6.9 eV，分别与实验数据比较非常好，价带的宽度出来的$10$到$15\%$太大，相比实验。这种高估的价带宽度似乎是与尺寸一致性的影响，在配置相互作用的相关处理。
2014-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of protected band edge states and dielectric tunable quasiparticle and excitonic properties of monolayer MoSi$_2$N$_4$
二维（2D）材料的电子结构固有地易于受到环境扰动，这可能对其在电子或光电子器件中的应用构成重大挑战。二维材料通过两种机制与环境耦合：局部化学耦合和非局部介电屏蔽效应。局部化学偶联通常难以通过实验预测或控制。另一方面，非局部介电屏蔽可以通过以可控方式选择衬底或层厚度来调谐。因此，引人注目的2D电子材料应该提供对局部化学耦合效应鲁棒的带边状态。在这里，它表明，最近合成的MoSi $_2$ N $_4$是一个理想的二维半导体与强大的带边态保护反复无常的环境化学耦合效应。详细的多体微扰理论计算说明了MoSi $_2$ N $_4$的带边态是如何被屏蔽的直接化学耦合效应，但其准粒子和激子的性质可以通过非局域介电屏蔽效应调制。这种独特的性质，以及这种材料的适度带隙和热力学和机械稳定性，为MoSi $_2$ N $_4$在能源、2D电子学和光电子学等领域的一系列应用铺平了道路。
2022-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Structural, vibrational, and quasiparticle band structure of 1, 1 - diamino-2, 2 - dinitroethelene from ab-initio calculations
采用第一性原理计算研究了压力对层状分子晶体FOX-7的结构和振动性质的影响。我们观察到显着的变化，在计算的结构性质与不同的修正处理范德华相互作用的密度泛函理论（DFT），与标准的DFT泛函相比。特别是，计算得到的基态晶格参数，体积和体积模量与Grimme的计划被发现符合得很好与实验。计算的振动频率表明FOX-7在压力下的分子内和分子间相互作用的依赖性。此外，我们还发现了一个显着的增加，在N-H。O氢键在压缩下的强度。这可以通过氮、氢和氧原子之间键长的变化以及在压力下计算的红外光谱来解释。最后，计算的带隙约为2.3 eV的GGA，并提高到5.1 eV的GW近似，这揭示了在高能量密度材料进行准粒子计算的重要性。
2014-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structures and optical properties of strained monolayer MoS2 and WS2
采用更精确的多体微扰\emph{GW}理论和最大局域Wannier函数（MLWFs）方法，研究了无应变和应变单层MoS $_{2}$的准粒子（QP）能带结构.在部分自洽的\emph{GW$_{0}$}（sc \emph{GW$_{0}$}）计算的基础上，通过求解包含激子效应的Bethe-Salpeter方程（BSE），得到了与实验符合较好的光学带隙.随着应变的增加，激子结合能几乎不变，而光学带隙显著减小。对单层WS $_{2}$进行了sc \emph{GW$_{0}$}和BSE计算，预测了类似的特性，并且WS $_{2}$在相同应变下具有Mo（S，Se）和W（S，Se）单层中最轻的有效质量.我们的研究结果还表明，电子的有效质量随着拉伸应变的增加而减少，从而导致载流子迁移率的增强。目前的计算结果表明，一个可行的路线来调整单层过渡金属二硫属化物（TMD）的电子性能，在高性能电子器件中的潜在应用的应变工程。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Calculations for Point Defects on Semiconductor Surfaces
讨论了半导体表面点缺陷的准粒子计算方法，并以GaAs（110）表面+1电荷态As空位的电子结构为例进行了从头计算.结构性质用平面波赝势方法计算，准粒子能量由Hedin的GW近似得到。计算结果表明，对Kohn-Sham本征值进行自能修正后，带隙中的1a”空位态从价带顶以上0.06 eV移动到0.65 eV。GW结果与最近的表面光电压成像测量结果非常一致。
2002-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle energy bands and Fermi surfaces of monolayer NbSe$_2$
用第一性原理$GW$方法计算了单层2 H-NbSe $_2$的准粒子能带结构.我们表明，自能校正增加了部分占据带的宽度，并改变其费米面形状时，使用传统的平均场计算方法进行比较。由于三角棱镜单层结构中的反转对称性被破坏，自旋轨道相互作用被包括在内，并讨论了它对费米面和准粒子能带的影响。我们还计算了掺杂依赖的静态磁化率从平均场计算以及$GW$计算得到的能带结构与和没有自旋轨道相互作用。在三带第三近邻跳跃内构建了一个完整的紧束缚模型，并证明该模型可以很好地再现我们的$GW$准粒子能带和费米面。考虑到费米面形状的变化取决于自能修正和自旋轨道相互作用，我们讨论了电荷密度波（CDW）的形成与不同的介电环境和最近有争议的实验结果的CDW转变温度的影响。
2017-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable Quasiparticle Band Gap in Few Layer GaSe/graphene Van der Waals Heterostructures
二维（2D）材料近来已成为广泛研究的焦点。通过遵循与石墨烯类似的趋势，包括过渡金属二硫属化物（MX 2）和金属单硫属化物（MX）的其他2D材料显示出用于纳米电子和光电子器件的巨大潜力。尽管半导体MX材料的层间力很弱，但它们的电子性质高度依赖于层的数量。利用扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS）研究了分子束外延（MBE）直接生长在双层石墨烯衬底上的少层硒化镓（GaSe）的准粒子能隙的可调谐性。我们的结果表明，带隙约为3.50 +/-0.05 eV的单四层（1 TL），3.00 +/-0.05 eV的双四层（2 TL）和2.30 +/-0.05 eV的三四层（3 TL）。角分辨光电子能谱（ARPES）测量和我们的理论计算证实了GaSe的这种带隙演化，特别是价带相对于费米能级的移动.此外，我们观察到的电荷转移GaSe/石墨烯范德华（vdW）异质结使用ARPES。这些发现证明了对GaSe电子能带结构和电子性质的高度影响，其可以通过控制2D材料层厚度和石墨烯诱导掺杂来获得。
2017-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Quantum computation of a quasiparticle band structure with the quantum-selected configuration interaction
Panasonic Holdings Corporation（松下控股公司）；QunaSys Inc.（QunaSys有限公司）
本文提出将量子子空间展开与量子选择组态相互作用相结合的混合方法，以规避VQE变分参数优化困难，并在IBM量子处理器上用16量子比特演示了硅的准粒子能带结构计算。
2025-11-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Improved quasiparticle self-consistent electronic band structure and excitons in $β$-LiGaO$_2$
采用含电子-空穴梯形图的QSĜŴ方法改进计算β-LiGaO₂能带，获得约7.0 eV带隙及约6.0 eV激子带隙，并揭示各向异性修正的类里德伯激子态。
2023-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle and excitonic properties of monolayer SrTiO$_3$
钛酸锶SrTiO $_3$是研究最多和最典型的过渡金属氧化物之一。最近，一个突破已经实现了独立的SrTiO $_3$薄膜的制造下降到单层限制。然而，多体效应对单层SrTiO $_3$的准粒子和光学性质的影响还没有得到研究。采用GW近似下的多体微扰理论，结合Bethe-Salpeter方程，研究了单层SrTiO $_3$的准粒子能带结构、光学和激子性质.我们发现，准粒子修正显着改变能带结构拓扑结构，然而，广泛使用的对角$G_0W_0$方法产生非物理带色散。只有考虑到非对角元素的自能恢复正确的频带色散。通过计算电子能量损失谱，研究了光学极限和有限动量下的光学性质。我们发现，在长波长极限的介电函数的虚部是由三个强烈的束缚激子峰和直接光学带隙是与一个明亮的激子态与一个大的结合能为0.93 eV。我们通过带间跃迁讨论了激子峰的性质，发现当沿$Γ$ -M方向的动量有限时，最低束缚激子态变为光学惰性，而当动量接近M时，另外两个激子峰向更高的能量分散并最终合并.
2023-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle interference observation of the topologically non-trivial drumhead surface state in ZrSiTe
在狄拉克半金属中，由于拓扑非平凡的能带交叉，将节线环连接在一起的鼓面态出现了。利用低温扫描隧道显微镜和傅立叶变换扫描隧道光谱研究了ZrSiTe的准粒子干涉（QPI）特性。我们的结果显示了鼓面状态上的两个散射信号，通过预测的占用和未占用能量范围解析了能量-动量关系。这种鼓面状态的观察是在对比以前的研究ZrSiS和ZrSiSe，其中QPI占主导地位的拓扑平凡的散装带和表面状态。此外，我们观察到一个近$\mathbf{k} \rightarrow -\mathbf{k}$散射过程中的$Γ$点，使在这种材料中的自旋分裂鼓面带之间的散射。
2022-02-18 cond-mat.mtrl-sci
All-Electron GW Quasiparticle Band Structures of Group 14 Nitride Compounds
本文采用密度泛函理论和局域密度近似，研究了尖晶石相（$γ$-M $_3$ N $_4$，M= C，Si，Ge和Sn）和$β$相（$β$ -M $_3$ N $_4$，M= Si，Ge和Sn）中的14族氮化物（M $_3$ N $_4$）.这些系统的Kohn-Sham能量首先在全势线性增广平面波的框架内计算，然后使用单发G $_0$ W $_0$计算进行校正，我们已经在Elk全势LAPW代码的修改版本中实现了该计算。已经发现尖晶石型氮化物$γ$ N $_4$（M= Si、Ge和Sn）在$Γ$点处的直接带隙。相应的GW校正的带隙与实验一致。我们还发现，GW计算与等离子体磁极近似和没有给出非常相似的结果，即使当系统包含半芯$d$电子。这些尖晶石型氮化物由于其直接和可调的带隙而成为潜在的光电应用的新型材料。
2014-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Band structure and excitonic properties of WSe$_2$ in the isolated monolayer limit in an all-electron approach
本文用全电子QSGW和Bethe-Salpeter方程研究单层WSe2的能带与激子性质，揭示准粒子带隙随真空距离按1/d变化，激子峰收敛更快，并结合自旋轨道耦合与二维Wannier-Mott理论解释了激子谱。
2024-02-27 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure and optical properties of rutile GeO$_2$, an ultra-wide-band-gap semiconductor
金红石GeO $_2$是一种可见光和近紫外线透明的氧化物，尚未开发用于电子和光电器件中的半导体应用。采用基于密度泛函理论和多体微扰理论的第一性原理计算方法研究了金红石型GeO $_2$的电子和光学性质。我们的能带结构计算表明，在$Γ$处存在一个偶极禁戒直接带隙，能量为4.44 eV，有效质量等于$m^*_{e\perp}$ =0.43 $m_0$，$m^*_{e||}$ =0.23 $m_0$，$m^*_{h\perp}$ =1.28 $m_0$，和$m^*_{h||}$ =1.74 $m_0$。与其他宽带隙氧化物中晶格畸变导致的空穴迁移率降低的自陷空穴极化子相反，金红石型GeO $_2$中的空穴由于其小的有效质量而离域。在$Γ$处的第一允许光学跃迁发生在5.04 eV（$\vec{E} \perp \vec{c}$）和6.65 eV（$\vec{E} ||\vec{c} $）处。我们还评估了沿两个结晶方向的光吸收系数和折射率。我们的估计激子结合能使用玻尔模型接近报道的实验值。金红石型GeO $_2$的超宽带隙和光载流子有效质量，加上其在可见光和近紫外光的光学透明性，有希望在紫外透明导体和日盲光电探测器的应用。
2019-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Effects of van der Waals interactions and quasiparticle corrections on the electronic and transport properties of Bi2Te3
采用密度泛函理论，考虑范德华相互作用（vdW）和准粒子自能修正，对Bi 2 Te 3体材料的结构、电子和输运性质进行了理论研究.发现optB 86 b-vdW泛函能很好地再现Bi 2 Te 3的实验晶格常数和层间距。在优化结构的基础上，采用GW近似和Wannier函数插值的方法，通过第一性原理计算计算得到了Bi 2 Te 3的能带结构.整体能带极值偏离高对称线，计算的实际能带与实验测量的结果符合得很好。结合Boltzmann理论，GW计算也给出了输运性质的准确预测，计算的Bi 2 Te 3的热电系数与实验数据基本吻合。
2014-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticles in Iron Silicides: GW versus LDA
角分辨光电子能谱（ARPES）能够测量固体中准粒子的光谱和谱权。虽然通常将基于密度泛函理论的方法中获得的能带结构解释为准粒子谱，但是这些方法不能提供电子激发的谱权重的变化。我们使用维也纳从头算模拟包，VASP，用于评估的准粒子谱和它们的谱权重内的Hedin GW近似的Fe3Si和FeSi2，提供，因此，预测的ARPES实验。能带结构的比较表明，这两种理论反映了晶体结构的特殊性，在某些k方向上的带的形状相似，但在一般情况下，差异是相当明显的。我们发现，这些化合物中的准粒子的光谱重量偏离统一无处不在，并显示出非单调的行为，在那些部分的带离域态有助于他们的形成。这两种方法都得出了相同的结论：Fe 3Si中的铁离子占据了仅被Fe离子包围的位置，具有d电子局域化和大的磁矩，而与Si最近邻的Fe离子具有d电子离域和磁矩淬灭。Si对Fe离子状态的影响在FeSi 2中甚至更明显，其中所有铁离子都以Si离子作为最近邻：两种方法都对铁离子产生零磁矩。这两种方法的优点和缺点进行了讨论。
2015-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Many-body effects on the quasiparticle band structure and optical response of single-layer penta-NiN$_2$
该研究利用 DFT、多体微扰理论和 $GW$ 计算揭示单层 penta-NiN$_2$ 约 1 eV 准粒子带隙、超高空穴迁移率、反常温度依赖及共振激子。
2023-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Demonstrating Quantum Computation for Quasiparticle Band Structures
Panasonic Holdings Corporation（松下控股公司）；QunaSys Inc.（QunaSys公司）
本文在真实量子计算机上，利用混合量子-经典算法结合量子比特缩减与误差缓解技术，首次演示了准粒子能带结构的第一性原理计算，为量子计算机的实际应用铺平道路。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quasiparticle self-consistent $GW$ band structures and phase transitions of LiAlO$_2$ in tetrahedrally and octahedrally coordinated structures
采用第一性原理计算方法研究了LiAlO $_2$的各相结构，发现$β$和$γ$四面体相的能量非常接近，其中$γ$相的能量最低.八面体$α$相是高压相，并且从$γ$和$β$相到$α$相的转变压力被确定为约1GPa。电子能带结构的确定使用准粒子自洽（QS）$GW$方法。的有效质量的带边和带隙的性质。发现最低能量的$γ$相具有7.69 eV的赝直接带隙。间隙直接在$Γ$，但对应于偶极禁戒跃迁。在无局域场和电子-空穴相互作用的情况下，在长波极限和无规相位近似下计算了介电函数的虚部和吸收系数，并讨论了它们的各向异性。在广义梯度近似下，采用128原子的超晶胞，对应于Al亚晶格上3.125%的Si，在QS $GW$近似下，采用16原子的超晶胞，对应于25%的Si，研究了Al位上的Si掺杂作为$γ$ -LiAlO $_2$中可能的$n$型掺杂.发现Si显著地扰动导带并降低带隙，但没有发现明显分离的深施主缺陷能级，然而，施主结合能仍然预计是相对深的，在类氢有效质量近似下为几个0.1eV。
2022-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure of infinite hydrogen fluoride and hydrogen chloride chains
我们研究了准粒子能带结构的孤立的，无限的HF和HCl弯曲（Z字形）链和检查的影响的晶体场上的能级的组成单体。链是对应的三维晶体固体的最简单但现实的模型之一。为了描述孤立的单体和链，我们从Hartree-Fock近似出发，利用先进的格林函数方法“局部分子轨道代数图解构造”（ADC）方案和“局部晶体轨道ADC”（CO-ADC）在严格的二级近似下，ADC（2，2）和CO-ADC（2，2），分别考虑电子相关性。周期相关计算的配置空间被发现收敛迅速，只需要最近邻的贡献被视为。虽然电子相关性导致链的准粒子能带结构相对于Hartree-Fock结果的显著偏移，但是带宽基本上保持不变，例如，共价结合的化合物。
2006-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Band Structure Mapping of Bilayer Graphene via Quasiparticle Scattering
垂直电场打破了Bernal堆叠的双层石墨烯的层对称性，导致带隙的打开和载流子的有效质量的修改。使用扫描隧道显微镜和光谱学，我们研究驻波的局域态密度的双层石墨烯形成的散射从双层/三层边界。准粒子干涉性质由双层石墨烯能带结构控制，允许直接局部探测双层石墨烯的能带结构的演化作为电场的函数。我们提取Slonczewski-Weiss-McClure模型紧束缚参数为$γ_0 = 3.1$ eV、$γ_1 = 0.39$ eV和$γ_4 = 0.22$ eV。
2014-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticles and Band Transport in Organized Nanostructures of Donor-Acceptor Copolymers
有机半导体器件的性能与自组装分子和聚合物的高度有序纳米结构有关。本文采用多体微扰理论研究了体相聚合物的激发态。我们发现，在聚合物支架受体引入了一个，迄今未被识别的，导电杂质带。供体单元被共轭带包围，这些共轭带仅被受体的存在轻度扰动。沿着聚合物轴，共聚物链之间的相互作用阻碍了有效的能带传输，然而，这是强烈增强跨单个链。我们发现空穴在$π-π$堆叠中传输最有效，而杂质带中的电子遵循边到边的方向。该共聚物表现出的区域具有反转的传输极性，其中电子和空穴被有效地传输在相互正交的方向。
2020-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Quasiparticle band structure and tight-binding model for single- and bilayer black phosphorus
通过进行\emph{ab initio}计算一至四层黑磷的$GW$近似，我们得到了显着的差异，在带隙（$\sim$ 1.5 eV），这是符合最近的实验数据。结果进行了分析的四带紧束缚模型，它给出了准确的描述的单，双层能带结构附近的带隙，并揭示了层间跳跃的重要作用，这是很大程度上负责所获得的间隙差。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasiparticle Effects in the Bulk and Surface-State Bands of Bi2Se3 and Bi2Te3 Topological Insulators
采用基于GW近似的第一性原理多体微扰理论研究了Bi2Se3和Bi2Te3拓扑绝缘体的体能带结构和表面态.准粒子自能修正对体能带结构引入了显著的变化，而它们对带隙的影响在带反转区与通常没有带反转的情况相反。参数化的“剪刀运营商”来自批量的研究，然后被用来调查的电子结构的平板模型，表现出拓扑保护的表面状态。包括自能修正的结果显示显着的位移的狄拉克点相对于体带和大的间隙开口的表面状态之间的相互作用所造成的整个薄板，都与实验数据相一致。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasiparticle $GW$ band structures and Fermi surfaces of bulk and monolayer NbS$_2$
在这项工作中，我们采用$GW$近似的框架下的SternheimerGW方法来研究的能带结构和费米面的散装和单层的NbS $_2$的多体校正的影响。对于体系统，我们发现，包括这些多体效应导致重要的变化，在能带结构，特别是在低能量区周围的费米能级，我们的计算是在最近的ARPES测量结果吻合得很好。在一个独立的单层NbS $_2$的情况下，我们观察到的屏蔽库仑相互作用和准粒子修正相比，散装的强烈增加。在这种情况下，我们还进行计算，以包括由基板屏蔽的效果。我们详细报告的结果，我们的收敛性测试和计算参数，作为一个坚实的基础，为今后的研究。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Comments on "Quasiparticle self-consistent GW theory of III-V nitride semiconductors: Bands, Gap bowing, and effective masses"
对局域密度近似（LDA）计算的几个先前结果的忽略似乎导致了对密度泛函理论（DFT）正确描述纤锌矿GAN（w-GaN）和InN（w-InN）的电子性质的能力的不完整的并且因此误导的表征[Phys.Rev.B82，115102（2010）]。这些评论的目的是提出一个不同的图片的DFT计算，解决自洽的DFT方程组的系统的上述能力。他们还强调，根据实验建立的Burstein-Moss效应，在引用w-InN的带隙时需要指定载流子密度。
2011-01-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quasiparticle Interference in ZrSiS - Strongly Band-Selective Scattering Depending on Impurity Lattice Site
准粒子干涉（QPI）的扫描隧道显微镜可视化使超导，拓扑，Rashba和其他奇异的电子相的k空间特性的强大的见解，但他们对杂质作为散射中心的依赖很少被仔细检查。在这里，我们调查QPI在真空解理（001）表面的狄拉克半金属ZrSiS。我们发现，位于Zr和S晶格位置上的杂质周围的干涉图案看起来非常不同，并且可以归因于主要Zr 4d衍生的能带结构的不同子集的选择性散射，即m = 0和m = +/-1分量。我们发现，散射通道的选择性需要一个解释超出了不同的频带的轨道特性和它们各自的电荷密度分布在Zr和S晶格网站。重要的是，这一结果表明，通常假设的通用散射中心，允许准粒子干涉的观察，以揭示光不加区别地和各向同性的散射事件的\textit{q} -空间不成立，因此，QPI观测的范围和解释可以强烈地依赖于材料缺陷化学。这一发现有望刺激对准粒子散射过程本身的新研究，为未来对准粒子干涉观测的解释提供信息，并最终帮助理解和工程量子电子输运性质。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structures, spontaneous polarization, and spin-splitting in noncentrosymmetric few-layer and bulk $γ$-GeSe
IV族单硫族化合物由于其潜在的铁电性和多铁性而引起人们的广泛关注。最近，理论上预测了双层蜂窝晶格中的中心对称γ相GeSe，但合成的γ相GeSe显示出非中心对称的原子结构，导致了铁电性和自旋分裂的可能性。本文利用密度泛函理论和GW方法研究了非中心对称γ-GeSe的准粒子能带结构、自发极化和自旋分裂。我们的研究结果表明，非中心对称的几层和散装的γ-GeSe具有半导体能带结构的间接带隙，这几乎线性依赖于层数的倒数。自发极化由于层之间的小电荷转移而发生，其随着压缩应变而增加，并且铁电切换可以通过具有小能量势垒的层间平移来实现。自旋分裂被发现是更显着的最高价带比在最低的导带。我们的研究结果提供了深入了解的基本电子性质的层状铁电半导体适用于器件与铁电/非铁电结。
2021-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically discriminating carrier-induced quasiparticle band gap and exciton energy renormalization in monolayer MoS2
单层二硫化钼中的光电激发体现从电可调，库仑自由载流子和激子多体现象的层次。然而，由于相互竞争的光电效应和相互依赖的性质之间的复杂平衡，研究这些现象背后的基本相互作用（对于多体物理探索和器件应用都至关重要）带来了挑战。在这里，光学检测绑定和自由载流子的光激发被用来直接量化载流子引起的准粒子带隙和激子结合能的变化。结果明确解开的竞争效应，并突出长期的理论预测的大载流子诱导的带隙和激子重整化的二维半导体。
2017-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Projective Quasiparticle Interference of a Single Scatterer to Analyze the Electronic Band Structure of ZrSiS
电子态的准粒子干涉（QPI）已广泛应用于扫描隧道显微镜（STM）中分析材料的电子能带结构。单缺陷诱导的量子干涉效应揭示了单原子缺陷与电子态之间的缺陷依赖性相互作用，值得特别关注。由于单缺陷引起的QPI信号较弱，在标准二维QPI测量中，信噪比（SNR）相对较低。本文介绍了一种投影准粒子干涉（PQPI）方法，该方法是沿着以特定缺陷为中心的高对称方向进行一维测量。我们将PQPI方法应用于拓扑线半金属ZrSiS。我们专注于两种特殊类型的原子缺陷，分散的表面和散装电子带。随着PQPI中SNR的增强，能量色散沿高对称方向被清楚地分辨。我们讨论了与缺陷相关的散射体带的非对称的双强制选择规则。此外，观察到的表面浮带的能量移动和一个新的分支的能量色散（q6）被解决。这种PQPI方法可以应用于其他复杂材料，以探索未来的缺陷相关的相互作用。
2020-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle bandstructure effects on the {\it d} hole lifetimes of copper within the GW approximation
我们在{ \it第一原理} $GW$近似下研究了铜中{\it d}空穴的寿命.在$G_0W_0$水平上，最上面的{ \it d}带的寿命与实验结果一致，并且比文献中常用的“在壳层”计算中得到的寿命小四倍。理论寿命和能带结构，但是，恶化时，进一步迭代步骤的自洽性包括在计算中，指向一个微妙的相互作用之间的自洽性和列入顶点校正。我们表明，$G_0W_0$的成功，在寿命计算是由于开放的新的“带内”衰变通道，消失在自我一致性。
2002-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Extraordinary quasiparticle scattering and bandwidth-control by dopants in iron-based superconductors
由于晶体结构和掺杂方式的不同，铁基超导体的相图呈现出极大的多样性。利用角分辨光电子能谱（ARPES）系统地研究了化学取代对不同系列铁基超导体电子结构的影响。除了异价掺杂对费米面拓扑结构的控制外，我们还发现了两个更为显著的掺杂效应：1。准粒子散射的网站和带的依赖性;更重要的是2。在铁-阴离子层中通过等价和异价掺杂剂的普遍和显著的带宽控制。此外，我们还发现，通过施加化学压力或掺杂电子都可以实现带宽控制，但不能通过掺杂空穴来实现。这些结果与本文提供的其他结果一起，完成了掺杂剂的电子效应的微观图像，这有助于统一理解各种铁基超导体的各种相图和许多公开问题的解决方案。
2014-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quasiparticle Band Gaps, Excitonic Effects, and Anisotropic Optical Properties of Monolayer Distorted 1-T Diamond-chain Structures
我们报告了多体微扰理论计算的激发态性质的扭曲1-T金刚石链单层的二硫化物（ReS 2）和二硒化物（ReSe 2）。电子自能大大提高了它们的准粒子带隙，令人惊讶的是，单层ReSe 2转换为直接带隙半导体，这是，然而，被认为是一个间接的密度泛函理论计算。它们的光学吸收光谱由强束缚激子决定。与六方结构不同，畸变的1-T ReS 2的最低能量亮激子表现出完美的8字形偏振依赖性，而ReSe 2的最低能量亮激子仅表现出部分偏振依赖性，这是由于两个近简并的亮激子的偏振偏好不一致。我们的第一性原理计算与实验一致，为光电应用铺平了道路。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Quasiparticle self-consistent GW study of LaNiO$_3$ and LaNiO$_3$/LaAlO$_3$ superlattice
用准粒子自洽$GW$方法研究了LaNiO $_3$和LaNiO $_3$ /LaAlO $_3$超晶格的电子结构.在没有任何{ \it ad hoc}参数和没有与双重计数和向下折叠问题相关的模糊性的情况下，合理地描述了Ni- $d$带中的电子相关性的影响。与GGA结果相比，有效质量大约增加了$30\%$。一个带的功能，这被认为是必不可少的铜类超导性，没有实现和中心费米表面口袋没有消失。我们的结果是一致的，最近的动力学平均场计算的基础上的$d$- $p$模型和对比的结果从$d$带只模型。
2014-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Distinct evolutions of Weyl fermion quasiparticles and Fermi arcs with bulk band topology in Weyl semimetals
外尔半金属相是最近发现的一种拓扑量子态，其特征在于在费米能级附近存在拓扑保护简并。这些简并是奇异现象的来源，包括在体中实现手征外尔费米子作为准粒子和在表面形成费米弧态。在这里，我们表明，这两个关键的签名显示不同的演变与散装带拓扑结构进行角分辨光电子能谱，支持第一性原理计算，过渡金属单磷化物。虽然外尔费米子准粒子只存在于化学势位于外尔锥特征的两个鞍点之间时，但费米弧态在更大的能量尺度上延伸，并且在与包含一个外尔点的两个非平凡费米表面重组成包含两个相反手征的外尔点的单个平凡费米表面相关的体Lifshitz跃迁中是鲁棒的。因此，在某些系统（如NbP）中，拓扑费米弧状态被保存，即使外尔费米子准粒子在体中不存在。我们的研究结果不仅提供了深入了解的奇异物理现象和Weyl半金属的本征体能带拓扑结构之间的关系，但也解决了明显的困惑，观察到不同的磁输运性质的TaAs，TaP和NbP，费米弧状态是相似的。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
