Space partitioning of exchange-correlation functionals with the projector augmented-wave method
我们实现了一个Becke模糊细胞类型的空间划分计划的目的内的GPAW投影增强波方法的密度泛函理论代码的交换相关。在需要用不同的交换相关泛函处理组合系统的不同部分的情况下，需要空间划分。例如，系统的体区域和表面区域可以用专门设计用于捕获这些区域的不同物理特性的泛函来处理。在这里，我们使用空间分割方案来实现准非均匀交换相关方案，这是一个有用的实用方法计算金属合金的广义梯度近似水平。我们还证实了我们的实施与一组测试计算的正确性。
2018-10-15 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Linear density response function in the projector-augmented wave method: Applications to solids, surfaces, and interfaces
我们提出了一个实施方案的线性密度响应函数内的投影增强波（PAW）方法与应用程序的线性光学和介电性质的固体，表面和接口。响应函数以平面波表示，而单粒子本征态可以在实空间网格或原子轨道基础上展开，以提高效率。在绝热局域密度近似（ALDA）的水平上处理交换相关核，并包括晶体局域场效应。计算的静态和动态的Si，C，SiC，AlP和GaAs的介电函数与以前的计算比较好。虽然半导体的光学性质，特别是激子效应，通常没有很好地描述ALDA，我们获得了良好的协议与实验的表面损失函数的Mg（0001）表面等离子体激元能量偏离小于0.2 eV。最后，我们应用该方法研究了衬底对石墨烯等离子体激元激发的影响。在SiC（0001）上，长波长的$π$等离子体激元被显著衰减，但其能量几乎保持不变。在Al（111）上，由于与金属表面等离子体激元的耦合，$π$等离子体激元被完全猝灭。
2011-04-07 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Compactly Supported Wannier Functions and Strictly Local Projectors
最大局部化的Wannier函数有助于理解晶体材料的许多性质。在没有拓扑障碍的情况下，它们至少是指数局部的。在某些情况下，例如平带哈密顿，可以构造更局部化的Wannier函数，使得它们是紧支集的，从而在它们对应的位置之外具有零支集。在什么一般条件下可以构造紧支撑的Wannier函数？我们在本文中回答这个问题。具体来说，我们证明了在1d非相互作用紧束缚模型中，投影算子的严格局部性是子空间被紧支撑正交基张成的充分必要条件，与晶格平移对称性无关。对于任何严格的本地投影仪，我们提供了一个程序来获得这样的基础。对于高维系统，我们讨论了紧支撑正交基张成被占子空间的一些附加条件，并证明了在许多情况下相应的投影子是拓扑平凡的.我们还表明，在任意尺寸的投影仪是严格本地的当且仅当对于任何选定的轴，其图像是跨越的混合Wannier功能，紧支持沿该轴。
2021-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci math-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
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
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
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
Wien2wannier: From linearized augmented plane waves to maximally localized Wannier functions
本文给出了全势线性化增广平面波程序包Wien2k与Wannier90程序之间的接口实现，用于构造最大定域Wannier函数。提供了FORTRAN代码和文档，并讨论了SrVO $_3$、Sr $_2$ IrO $_4$（包括自旋轨道耦合）、LaFeAsO和FeSb $_2$的结果。
2010-04-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Accurate all-electron $G_0W_0$ quasiparticle energies employing the full-potential augmented planewave method
多体微扰理论（MBPT）的$GW$方法已成为计算材料电子结构的常用工具。然而，随着发表的结果越来越多，由不同的方法和代码得到的值之间的差异变得越来越明显。对于一个测试集的小和宽禁带半导体，我们演示了如何达到数字\emph{best}电子结构的全电位线性增广平面波（FLAPW）方法的框架内。首先，我们评估的影响，当地的Kohn-Sham本征值谱的基本出发点的轨道。在计算$G_0W_0$准粒子能量时，进一步分析了基组质量的作用。我们的结果，计算与\exciting{}代码，进行比较，使用投影增强平面波（PAW）的形式主义，发现整体，两种方法之间的良好协议。我们还提供了一个典型的FLAPW基集作为其他$G_0W_0$实现的基准产生的数据。
2016-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Maximally localized Wannier functions from PAW or ultrasoft pseudopotentials
我们报告了一个理论方案，使计算最大本地化的Wannier函数的投影增广波（PAW）的形式主义，其中还包括超软赝势（USPP）的方法。我们给出了一个基本的形式主义的描述，并明确地写所有所需的矩阵元素的PAW/USPP理论的共同成分。我们报告的实施方法的形式适合接受输入电子结构从USPP平面波DFT模拟。我们应用该方法计算的Wannier函数，偶极矩和自发极化的测试情况下的范围。与正常保存赝势的比较报告为基准。
2006-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
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
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
Quasiparticle self-consistent GW method based on the augmented plane-wave and muffin-tin orbital method
我们发展了准粒子自洽GW（QSGW）方法的基础上，最近开发的混合基全电子全势方法（PMT方法），它使用增广平面波（APW）和高度本地化的松饼-锡轨道（MTO）的同时。我们称之为PMT-QSGW。由于这两种增广基的存在，我们可以用少量的基函数有效地描述材料中的单粒子本征函数。在量子体系的量子阱中，我们必须处理一个静态的非定域交换关联势，它是由自能产生的。我们在高度本地化的MTO中扩大潜力。这使得我们能够在整个布里渊区进行稳定的自能插值。此外，我们还改进了布里渊区积分的偏移-Γ法，使之在计算自能时考虑了屏蔽库仑相互作用的各向异性。对于GaAs和立方SiO2，我们检查计算的带隙截止参数的收敛性。PMT-QSGW在第一原理电子结构包ecalj中实现，该包可从github免费获得。
2014-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Getting the manifold right: The crucial role of orbital resolution in DFT+U for mixed d-f electron compounds
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；University of Bremen（不来梅大学）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本文提出通过优化轨道分辨率，改进DFT+U方法对混合d-f电子化合物的电子态和结构预测，以提高计算准确性。
2026-01-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Subspace representations in ab initio methods for strongly correlated systems
本文给出了一种适用于非正交投影函数的DFT+U和DFT+DMFT等强相关材料从头计算方法中子空间占有矩阵的广义定义。通过强制执行张量一致性的所有矩阵运算，我们导致了一个子空间投影算子的占用矩阵是张量和积累的贡献，这是本地的相关子空间在手。特别是对于DFT+U，由此产生的对势和离子力的贡献自动是厄米特的，而无需诉诸对称化，并且局部化到其相应的相关子空间。占有率、能量和离子力的张量不变性得以保留。我们说明了这种形式主义在DFT+U研究中使用自洽确定的投影仪的效果。
2011-04-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
DFT study of noble metal impurities on TiO_2(110)
采用密度泛函理论和投影缀加波方法，研究了Au或Pt元素杂质在TiO_2（110）表面上的原子和电子结构.利用表面自由能讨论了这些相的相对热力学稳定性。我们的研究结果表明，Pt原子掺杂的金红石（110）表面可以实现可调的光催化活性在低覆盖率。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A fusion of the LAPW and the LMTO methods: the augmented plane wave plus muffin-tin orbital (PMT) method
我们提出了一种新的全势方法来解决单体问题，例如，在局域密度近似。该方法使用增广平面波（APW）和广义Muffin-tin轨道（MTO）一起作为基组来表示本征函数。由于MTOs可以有效地描述局域轨道，如过渡金属3 $d$轨道，与线性化APW方法相比，总能量收敛性大大提高。指定MTO所需的参数由原子计算提前给出。因此，该方法的鲁棒性、可靠性、易用性和效率优于线性化APW和MTO方法。我们展示了它是如何在典型的例子，铜，铁，锂，SrTiO $_3$，和GaAs。
2008-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Maximally Localized Wannier Functions within the FLAPW formalism
我们报告的实施Wannier函数（WFs）形式主义内的全电位线性增广平面波方法（FLAPW），适用于散装，薄膜和一维几何形状。实施的细节，以及金属SrVO 3，铁电钛酸钡生长在SrTiO 3，共价键合的石墨烯和一维Pt链的结果给出。我们讨论了SrVO 3和铂的情况下，自旋-轨道耦合对Wannier函数的影响。讨论了工作函数对局部试验轨道选择的依赖性以及最大局部工作函数和“第一猜测”工作函数之间的差异。我们的研究结果SrVO 3和钛酸钡，例如钛酸钡的铁电极化，比较其他地方发表的结果，发现是非常一致的。
2008-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Maximally localized Wannier functions within the (L)APW+LO method
我们提出了一个强大的算法，计算（最大本地化）Wannier函数（WFs），而不需要提供一个初始的猜测。相反，一个合适的起始点是从所谓的局部轨道自动构建的，局部轨道是（线性化）增广平面波方法中基组的基本构建块。我们的方法适用于各种各样的材料，如金属，散装和低维半导体，以及复杂的无机-有机混合界面。对于电子单粒子能量的插值，可以很容易地实现meV范围内的精度。我们通过计算铝的联合态密度、各种半导体中的（广义）Kohn-Sham和准粒子能带结构以及$β$ -Ga $_2$ O $_3$的电子结构（包括电子和空穴有效质量）来验证我们方法的能力。
2019-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory Implementation of Electronic Circular Dichroism Applied to Nanoscale Metal-Organic Clusters
电子圆二色谱（ECD）是一种在分子水平上研究手性性质的有效光谱方法。通常使用的线性响应时间依赖密度泛函理论（LR-TDDFT）框架的ECD计算对于大型系统来说可能是非常昂贵的。为了缓解这个问题，我们在这里提出了一个ECD实现的投影仪增强波方法的实时传播TDDFT（RT-TDDFT）框架中的开源GPAW代码。我们的实现支持本地原子基集和实空间有限差分表示的波函数。我们基准我们的实施对现有的LR-TDDFT实施GPAW的小手性分子。然后，我们证明了我们的本地原子基组实施的效率为一个大的混合纳米团簇。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Predictive GW calculations using plane waves and pseudopotentials
我们表明，准粒子（QP）的能量计算在$GW$近似收敛到错误的值使用投影增广波（PAW）方法，因为占据轨道和高能量，平面波轨道之间的重叠积分，是不正确的描述。误差被证明是有关的部分波基组内的原子球的不完整性。它可以通过采用范数守恒分波来避免，如具有高动能的未占据轨道贡献的解析表达式所示。此外，$G_0W_0$结果的基础上范数守恒PAW电位的半导体和绝缘体的一个大的集合。详细讨论了无限基集极限和无限k点极限的精确外推方法。
2014-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Quantum chemistry studies of the O K-edge X-ray absorption in WO3 and AWO3
在这项工作中，我们提出了一个解释的实验O K边X射线吸收近边结构（XANES）在钙钛矿型WO 3和AWO 3化合物（A = H和Na），使用三种不同的第一原理方法：（i）全多重散射（FMS）形式（实空间FEFF代码），（ii）混合密度泛函理论（DFT）方法，其中部分结合了使用原子轨道线性组合（LCAO）形式的精确Hartree-Fock交换如在CRYSTAL代码中实现的;（iii）使用如在VASP代码中实现的投影仪增强波（PAW）的形式主义的平面波DFT方法。
2010-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Construction of Wannier functions from localized atomic-like orbitals
在单电子哈密顿量$\hat{H}$的本征态的限制希尔伯特空间中构造Wannier函数（Wannier functions，WFs）的问题（形成所谓的谱的低能部分）可以用几种不同的方式来表述。一种可能性是使用投影算子技术，该技术拾取一组试验原子轨道并将它们投影到给定的希尔伯特空间上。另一种可能性是采用下折方法，该方法消除了谱的高能部分，并将所有与之相关的性质纳入有效哈密顿量的能量依赖性中。我们表明，通过修改原始的哈密顿量$\hat{H}$，这是相当无关的低能量部分的频谱中的WFs的建设的高能量部分，这两种方法可以制定在一个绝对准确和相同的形式，使它们之间的主要区别减少到试验轨道的选择。关于后一部分的问题，我们认为，一个最佳的选择试验轨道可以基于最大化的密度矩阵的网站对角线部分。主要思想是说明了一个简单的玩具模型，只包括两个波段，以及一个更现实的例子，$t_{2g}$波段在V $_2$ O $_3$。本文还讨论了与多电子系统的基态搜索类似的问题。
2006-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Plane-wave based electronic structure calculations for correlated materials using dynamical mean-field theory and projected local orbitals
通过局域密度近似下的密度泛函理论和动力学平均场论的结合，近年来强关联系统的描述得到了很大的发展。这种LDA+DMFT方法能够处理强相关的绝缘体和金属。LDA和DMFT之间的几个接口已经被使用，例如（N阶）线性Muffin Tin轨道或最大局部化Wannier函数。然而，这样的方案在使用中是复杂的或者经常执行附加的简化（即，原子球近似（Atomic sphere approximation）。我们提出了LDA+DMFT的另一种实现，它保持了Wannier实现的精度，但更轻。它依赖于局部轨道到一组受限的Kohn-Sham状态的投影来定义相关子空间。该方法在投影增强波（PAW）和混合基赝势（MBPP）框架内实现。这为LDA+DMFT中更复杂结构的电子结构计算开辟了道路，具有全电子方法的精度。我们提出了一个应用程序，两个相关的系统，即SrVO 3和β-NiS（电荷转移材料），包括配体状态的基础设置。计算结果进行了比较，与最大局域化的Wannier函数，并讨论了出现在轨道分辨谱函数的物理特征。
2008-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
