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 Koopmans-compliant screened exchange potential with correct asymptotic behavior for semiconductors
密度泛函理论的性能在很大程度上取决于对交换泛函的近似。在这里，我们提出了一种新的屏蔽交换潜力的半导体，与参数的基础上的物理性质的基本微观屏蔽和遵守适当的渐近行为的要求。我们证明，这个功能是Koopmans兼容，并再现了广泛的带隙。我们还表明，唯一的可调参数的功能可以保持不变，在改变阳离子或阴离子的等值线，使该方法适用于处理合金。
2020-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Accurate screened exchange band structures for transition metal monoxides MnO, FeO, CoO and NiO
我们报告的能带结构和态密度计算的四个过渡金属一氧化物MnO，FeO，CoO和NiO使用混合密度泛函sX-LDA。后过渡金属氧化物是强关联材料的典型例子，这对电子结构方法提出了挑战。我们比较我们的结果与现有的实验数据表明，我们的计算产生准确的预测的基本带隙和价带的FeO，CoO和NiO。对于MnO，带隙被低估，这表明我们筛选的混合功能方法没有捕获的额外的多体效应。
2013-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Antisite traps and metastable defects in Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells studied by screened-exchange hybrid density functional theory
屏蔽交换杂化密度泛函理论的电子结构计算表明，CuInSe 2和CuGaSe 2中的Cu（In，Ga）反位都是局域空穴陷阱，这可以归因于实验观察到的N2能级.相反，GaCu反位及其与铜空位的缺陷复合物表现出电子陷阱能级，这可以限制富Ga Cu（In，Ga）Se2合金的开路电压和效率。CuGaSe 2薄膜太阳能电池中的低温光致发光测量显示在1.48 eV的能量处的自由到束缚的转变，与GaCu反位的计算的转变能量非常一致。由于内在DX中心不表现出钉扎水平内的带隙的CuInSe 2，亚稳态DX行为只能预期GaCu反位。
2012-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Impact ionization in GaAs: a screened exchange density functional approach
本文采用密度泛函理论框架下的屏蔽交换理论和高精度全电子全势线性缀加平面波（FLAPW）方法，对GaAs中的碰撞电离率进行了从头计算.计算的碰撞电离率在{ \bf k}空间表现出明显的取向依赖性，表明能量和动量的能量守恒对碰撞电离率有很强的限制.这种各向异性随着撞击电子能量的增加而减小。一个Keldysh型拟合上执行的能量依赖率显示出相当软的边缘和阈值能量大于直接带隙。与现有的Monte Carlo和经验赝势计算的一致性表明，我们的方法的可靠性，并铺平了道路，从头计算的对生产率在新的和更复杂的材料。
2001-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Screened hybrid functional applied to 3d^0-->3d^8 transition-metal perovskites LaMO3 (M=Sc-Cu): influence of the exchange mixing parameter on the structural, electronic and magnetic properties
我们评估的性能的海德-Scuseria-Ernzerhof（HSE）筛选的混合密度泛函计划适用于钙钛矿家族LaMO 3（M=Sc-Cu），并讨论了混合参数α（它决定了确切的Hartree-Fock交换的分数包括在密度泛函理论（DFT）交换相关功能）的结构，电子和磁性的作用。这类化合物的物理复杂性表现在电子性质（能带/Mott-Hubbard/电荷转移绝缘体和金属）、磁有序性、结构畸变（合作的Jahn-Teller类不稳定性）以及与t_2g和e_g轨道逐渐填充相关的定域/离域效应之间的强烈竞争，这象征着理论的关键和挑战性。我们的研究结果表明，HSE是能够提供一个一致的图片整个LaMO 3系列遇到的复杂的物理场景，并显着提高标准DFT描述。唯一的例外是相关的顺磁性金属LaNiO 3和LaCuO 3，这被认为是更好的DFT内处理。通过拟合基态性质与α的关系，我们构造了一组从LaScO_3到LaCuO_3的α的“最佳”值：发现“最佳”混合参数随着d流形填充的增加而减小（LaScO 3：0.25; LaTiO 3和LaVO 3：0.10-0.15; LaCrO 3、LaMnO 3和LaFeO 3：0.15; LaCoO 3：0.05; LaNiO 3和LaCuO 3：0）。这种趋势可以很好地与整个LaMO 3系列的屏蔽和介电性能的调制相关，从而为经验拟合过程提供了物理依据。
2012-12-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Implementation of screened hybrid functionals based on the Yukawa potential within the LAPW basis set
实现筛选的混合泛函到WIEN 2k代码，这是基于LAPW基组，报告。Hartree-Fock交换能和交换势是用Bylander和Kleinman [Phys.Rev.B41，7868（1990）]提出的Yukawa势屏蔽的，用于用屏蔽交换局域密度近似计算固体的电子结构。给出了基于Massidda、Posternak和Baldereschi [Phys.Rev.B48，5058（1993）]方法的未屏蔽Hartree-Fock交换的形式主义的细节。几个测试用例的过渡能量和结构特性的结果。计算结果的Cu电场梯度在Cu 2 O，它表明，混合泛函是更准确的比标准的局域密度或广义梯度近似。
2011-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Screened-exchange density functional theory description of the electronic structure and phase stability of the chalcopyrite materials AgInSe$_2$ and AuInSe$_2$
我们提出了一个系统的评估的结构特性，电子态密度，电荷密度，和相稳定性性的AgInSe $_2$和AuInSe $_2$使用屏蔽交换混合密度泛函理论，并比较其性能的CuInSe $_2$。对于AgInSe $_2$，混合密度泛函理论适当地捕获几个实验测量的属性，包括带隙的增加和晶格畸变参数$u$的方向的变化相比，CuInSe $_2$。虽然AuInSe $_2$的电子性质尚未实验表征，但我们预测它是一种小间隙（$\approx 0.15$ eV）半导体。我们还提出了相稳定性的AgInSe $_2$和AuInSe $_2$根据屏蔽交换密度泛函理论，并比较结果的预测从传统的密度泛函理论，结果从几个在线材料数据库，和实验（如果可用）。与传统的密度泛函理论相比，混合泛函预测AgInSe $_2$的相稳定性与实验更好地吻合：在计算的形成周期的差异减少了约三分之一，从$\approx$ 0.20 eV/atom到$\approx$ 0.07 eV/atom，类似于CuInSe $_2$观察到的改善。我们进一步预测AuInSe $_2$不是一个稳定的相，并且只能在非平衡条件下存在。
2016-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Cubic-scaling algorithm and self-consistent field for the random-phase approximation with second-order screened exchange
具有二阶屏蔽交换的随机相位近似（RPA+SOSEX）是一种电子相关能模型，但有两个注意事项：它的精度取决于平均场的任意选择，它的尺度是$n$电子的$\mathcal{O}(n^5)$操作和$\mathcal{O}(n^3)$存储。我们推导出一个新的算法，减少其缩放到$\mathcal{O}(n^3)$操作和$\mathcal{O}(n^2)$内存使用控制近似和一个新的自洽场近似Brueckner耦合簇双（BCCD）理论RPA+SOSEX，称为Brueckner RPA（BRPA）理论。该算法以比RPA+SOSEX更小的前因子，大大降低了二阶M $\mathrm{ø}$ ller-Plesset（MP2）微扰理论的尺度.在一个半经验模型中，我们研究H $_2$解离测试的准确性和H $_n$环验证缩放。
2014-01-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Single neutral substitutional 3d-transition metal in GeTe and GeSb2Te4 by the screened exchange functional
Fe掺杂的GST已经在实验上显示出通过相变改变其磁性的能力。本文采用屏蔽交换杂化泛函方法研究了GeTe和GeSb_2 Te_4晶体中单一中性取代的3d过渡金属（TM）。通过修正局域密度泛函（LDA）的问题，如3d态的过度离域，我们发现Ge/Sb上Fe的大部分d态被完全占据，而少数d态是空的，这与以前LDA预测的电子构型不同.从早期过渡金属Cr到较重的Ni，大多数3d态逐渐填充，直到完全占据，然后少数3d态开始填充。为了研究磁衬度，我们分别使用低对称性的晶态GeTe和GeSb_2 Te_4作为非晶相，这已经被提出来模拟中程无序。我们发现在r-GeSb_2 Te_4和s-GeSb_2 Te_4中只有Co置换才显示出磁反差。Fe掺杂GST的实验磁性对比度可能是由于额外的TM-TM相互作用，这是不包括在我们的模型。还可能的是，这些较低对称性的晶体模型不足以表征真实的3d TM掺杂的非晶GST的磁性。
2015-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of point defects in rutile TiO2 by the Screened Exchange Hybrid Functional
采用屏蔽交换（sX）混合密度泛函方法计算了金红石型TiO2中氧空位和钛间隙的形成能，得到的禁带宽度为3.1 eV，与实验值接近.的O空位引起的间隙状态躺在0.7 eV以下的导带边缘，其电荷密度是本地化周围的两个三个Ti原子旁边的空位。Ti间隙在带隙中产生四个缺陷态，其未成对电子位于间隙和相邻的Ti 3d轨道上。对于贫氧化学势，中性O空位的形成能为1.9 eV，与中性Ti间隙的形成能相似，并且对于富氧条件下的Ti间隙具有较低的形成能。这表明O空位和Ti间隙都与金红石型TiO 2中的氧缺乏有关，但在富O条件下O空位将占主导地位。这解决了文献中关于缺陷定位和缺陷优势的问题。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Beyond the random phase approximation with a local exchange vertex
为了构建一个系统地超越GW和无规相近似（RPA）的电子结构方法，我们引入了基于含时密度泛函理论的精确交换势（EXX）的顶点修正。EXX顶点函数被约束为局部的，但预期捕获与Hartree-Fock顶点类似的物理。然后，我们一致地统一了不同的超越RPA方法，例如RPA与交换（RPAx）和二阶屏蔽交换（SOSEX）近似的各种恢复。氢二聚体和电子气的数值研究支持的理论分析，我们讨论了包括在屏蔽相互作用和自能的顶点校正的重要性。最后，我们详细介绍了我们的实现在平面波赝势框架内，并展示了优异的性能，不同的RPAx方法在描述能量的氢和范德华键。
2018-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Perspective: The HSE Screened Hybrid and the Band Gap Problem: Origins, Impact, and the Contenders
Rice University（莱斯大学）
本文回顾HSE屏蔽杂化泛函的起源与影响，评估半局域和杂化泛函在固体带隙计算中的最新进展，指出meta-GGA和介电常数依赖型杂化等竞争者正逼近HSE精度。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
New sum rules relating the 1-body momentum distribution of the homogeneous electron gas to the Overhauser 2-body wave functions of its pair density
最近导出的总和规则的散射相移的Overhauser geminals（是2体波函数参数化的对密度与适当选择的占用）被推广到积分方程，允许在原则上计算的动量分布，假设的Overhauser geminals的相筛是已知的有效宇称相关的相互作用势（屏蔽库仑排斥）。
2002-12-20 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
Variational formulation of dynamical electronic response functions in presence of nonlocal exchange interactions
本文针对含非局域交换的电子响应理论，提出 screen-screen 变分表述及广义 Fermi 黄金规则形式，并通过石墨烯 BSE 光电导率计算验证其收敛与稳健性优势。
2025-06-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.str-el
Accurate and efficient prediction of the band gaps and optical spectra of chalcopyrite semiconductors from a non-empirical range-separated dielectric-dependent hybrid: Comparison with many-body perturbation theory
针对密度泛函理论难以准确预测黄铜矿半导体电子与光学性质的问题，提出非经验屏蔽介电依赖杂化泛函，精度媲美多体微扰方法且成本更低，为相关研究提供高效准确的工具。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Simple Physical Picture of the Overhauser Screened Electron-Electron Interaction
如Overhauser等人所示，多电子系统的成对分布函数$g(r)$可以通过求解具有有效屏蔽电子-电子排斥$V(r)$的双电子散射问题来得到。我们提出了一个简单的物理图像，其中这种屏蔽排斥是两个中性物体之间的“盛装”相互作用，每个中性物体都是由其全耦合交换相关空穴包围的电子。对于任意自旋极化的高密度均匀电子气中两个反平行自旋电子之间的有效相互作用，我们证实了这一图象是定性正确的。相反，“裸装”相互作用太排斥，不具有预期的对称性$V_{\ud}(r) = V_{\du}(r)$。简单的原始Overhauser模型相互作用，独立于相对自旋极化$ζ$，不捕获$ζ$依赖的相关贡献$g(r=0)$。
2003-07-16 cond-mat.mtrl-sci
RS-CIDER: A non-local machine learning model for approximating screened hybrid functionals
Center for Computational Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院计算科学与工程中心）；Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料科学与工程系）；John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院）；Robert Bosch LLC Research and Technology Center, Watertown（罗伯特博世有限责任公司研究和技术中心）；Initiative for Computational Catalysis, Flatiron Institute（平顿研究所计算催化倡议）
RS-CIDER是一种机器学习非局域交换泛函，通过拟合能量和能级近似HSE06的短程Hartree-Fock交换项，在分子和固态性质上高度一致，且计算速度提升一个数量级以上。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Equilibrium and out-of-equilibrium over-screening free phonon self-energy in realistic materials
在模型哈密顿中，如Fröhlich的，电子-声子相互作用被假定为从一开始就被屏蔽。当这种相互作用是通过使用最先进的密度泛函微扰理论作为出发点获得时，也会发生同样的情况。在这项工作中，我正式证明，这些方法受到严重的过度筛选错误。利用非平衡多体方法，讨论了如何将多体方法与密度泛函微扰理论相结合，以修正过屏蔽误差。通过向下折叠精确的Baym-Kadanoff方程得到了对称的静态屏蔽声子自能。这里提出的静态屏蔽近似示出具有相同的精确自能的长程空间极限，并尊重波动耗散定理。双屏蔽近似，在文献中常用的，示出，而不是被过度屏蔽，违反多体性质，并有一个错误的空间长程衰变。所提出的近似的准确性进行了测试对扩展模型的Fröhlich哈密顿的精确解，它被施加到一个典型的材料：MgB $_2$。我发现，目前的治疗提高了$57 \%$的线宽相对于什么以前已报告的异常$E_{2g}$模式。我进一步发现，$A_{2u}$模式也是异常的（它的强耦合被过度筛选的表达完全淬灭）。目前的研究结果深刻质疑基于最先进方法的方法，并影响广泛的领域，如热导率，声子不稳定性和非平衡晶格动力学。
2022-12-13 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Efficient many-body calculations of 2D materials using exact limits for the screened potential: Band gaps of MoS$_2$, hBN, and phosphorene
在GW自能近似下计算二维（2D）材料的准粒子（QP）能带结构已被证明是一项相当苛刻的计算任务。主要原因是$\mathbf{q} = \mathbf{0}$周围的2D介电函数的强$\mathbf{q}$依赖性，这要求比类似的3D固体所需的布里渊区的采样更密集。在这里，我们使用一个解析表达式的小$\mathbf{q}$ -限制的二维响应函数执行BZ积分的关键区域周围的$\mathbf{q} = \mathbf{0}$。这大大降低了对$\mathbf{q}$点网格的要求，并意味着显著的计算速度提高。例如，在单层MoS $_2$的情况下，$G_0W_0$带隙收敛到$\sim 0.1\,\mathrm{eV}$内是利用$12\times 12$ $\mathbf{q}$ -点而不是离散BZ采样技术所需的$36\times 36$网格来实现的。我们执行一个关键的评估的三个原型的二维半导体MoS $_2$，hBN和磷烯的带隙，包括在GW $_0$和GW水平的自一致性的效果。该方法在开源GPAW代码中实现。
2016-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Critical role of the exchange interaction for the electronic structure and charge-density-wave formation in TiSe2
我们表明，通过混合泛函屏蔽交换的列入提供了一个统一的描述的电子和振动性质的TiSe 2。与密度泛函理论中的局部近似相反，明确包含精确的非局部交换捕获了将Ti-d态与Se-p态分离并通过形成p-d杂化态稳定电荷密度波（CDW）（或低T）相所需的电子-电子相互作用的影响。我们进一步表明，这导致了增强的电子-声子耦合，即使在高T相打开一个小的间隙，也可以驱动过渡。最后，我们证明了混合泛函可以产生一个CDW相位的电子带，几何形状，和声子频率与实验一致。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Importance of non-local electron correlations in BaNiS$_{2}$ semimetal from quantum oscillations studies
本文利用Shubnikov-de-Haas和de-Haas-van-Alphen振荡，并结合从头计算，研究了具有平均自由程$l \sim 400 ~\textÅ$的高质量BaNiS $_2$单晶的费米面。量子振荡的角度和温度依赖性表明，准二维费米表面，由电子类管在$Γ$为中心，和4个孔状锥，由狄拉克带产生，弱色散在面外方向。在密度泛函理论的框架下，从头计算电子结构计算表明，屏蔽交换的包含是必要的占实验费米口袋。因此，功能的选择变得至关重要。一个修改的HSE混合功能与7%的确切交换优于GGA和GGA+U密度泛函，信号的重要性，非本地屏蔽交换相互作用的BaNiS $_2$，更一般地说，在$3d$补偿半金属。
2018-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-correlation effects in the monoclinic to tetragonal phase stabilization of Yttrium-doped ZrO2: a first-principles approach
我们描述，在从头算的方法，稳定的四方相与单斜相的钇掺杂氧化锆。该过程被认为受到不同机制的影响。事实上，我们表明，静电和动能和交换相关效应的变化之间有一个微妙的平衡。在四方相中，掺杂引起的微扰以牺牲相关能为代价得到了较好的屏蔽。我们的工作打开了机会，使用相同的方法来预测材料，如氧化锆或铪，具有不同的和不太特征的掺杂剂的四方相稳定。
2011-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Exchange self-energy and vertex corrections to static screening in the two-dimensional electron gas
University of Maryland（马里兰大学）
该论文解析计算了二维电子气静态屏蔽的交换自能和顶点修正，发现其和有限并重整化Thomas-Fermi波矢，将Kohn扭结变为双侧峰，增强Friedel振荡，并讨论了对Kohn-Luttinger配对的影响。
2026-10-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Exploring the Statically Screened $G3W2$ Correction to the $GW$ Self-Energy: Charged Excitations and Total Energies of Finite Systems
有限和扩展系统中的电子关联通常在$GW$近似下的有效单粒子框架中描述。在这里，我们使用静态屏蔽的二阶交换贡献的自能（$G3W2$）计算微扰校正的$GW$自能。我们使用这个修正来计算原子的总相关能，相对能量，以及广泛的分子系统的带电激发。我们表明，二阶校正提高了相关能量相对于RPA，也提高了许多，但不是所有考虑的系统的相对能量。虽然完整的$G3W2$贡献并没有给出相对于$GW$的一致改进，但是取$GW$和$GW + G3W2$的平均值通常给出优异的结果。我们证明准粒子自洽$GW$本身可以在中小分子中给出非常准确的带电激发，但与准粒子自洽$GW$相比，改进幅度很小。$G_0W_0$准粒子能量评估的本征值和轨道从距离分离的混合，但是，极大地改善后：二阶校正的$G_0W_0$优于所有现有的$GW$方法的系统考虑在这里，也没有实质性增加的计算成本相比，$G_0W_0$的系统与多达100个原子。
2022-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
The many-body exchange-correlation hole at metal surfaces
我们提出了一个详细的研究，在一个jeltons表面，我们得到的多体理论的随机相位近似（RPA）的耦合常数平均交换相关空穴密度。我们报告的等值线图的交换只和交换相关的空穴密度，积分的交换相关的空穴密度在表面平面上，在顶部的相关孔，和能量密度。我们发现，在顶部的相关孔是准确地描述了本地和半本地密度泛函近似。我们还发现，对于远离表面的电子，相应的交换相关空穴的主要部分位于像平面。
2009-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Accuracy of electron densities obtained via Koopmans-compliant hybrid functionals
我们评估的电子密度和准粒子的混合泛函给出的能隙的准确性直接比较这些从解决多电子薛定谔方程得到的确切数量。我们通过几个物理上合理的约束之一，包括广义Koopmans定理，确定混合Hartree-Fock交换近似交换相关在我们的混合泛函。我们发现，混合泛函产生惊人的准确的电子密度和间隙在交换为主的相关系统。我们还讨论了屏蔽的Fock算子的混合泛函的成功的作用。
2018-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Robust analytic continuation approach to many-body GW calculations
GW自能从虚能轴到实能轴的解析延拓是利用虚频响应函数的有利特性的方法的核心难点。在一个计划合并轮廓变形和解析延续技术，我们显示的基础上，广泛的计算大分子集，它是最好的动态筛选库仑势$W$，而不是更结构化的自能运营商进行解析延续。躺在远离的差距，包括核心国家的情况下，解决了广义的解析延拓计划，占准粒子寿命进一步。
2019-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Exploring approximations to the GW self-energy ionic gradients
多体微扰理论GW形式主义计算电子-声子耦合矩阵元的准确性最近已被证明在几个重要系统的情况下。然而，相关的计算成本很高，因此代表了其广泛应用的强烈限制。在本研究中，我们探索了两个要求不高的替代方案的多体微扰理论水平上的电子-声子耦合矩阵元的计算。也就是说，我们测试的准确性静态库仑孔加屏蔽交换（COHSEX）近似和进一步的常数屏蔽的方法，其中屏蔽库仑势W的变化时，沿振动本征模的原子位置的微小变化被忽略。我们发现后一种近似是最可靠的，而静态COHSEX anomaly导致大量的错误。我们的结论在几个典型的情况下得到验证：金刚石，石墨烯和C60富勒烯。这些发现开辟了道路，目前的多体微扰方法与有效的线性响应理论相结合。
2015-01-28 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Renormalization of quasiparticle band gap in doped two-dimensional materials from many-body calculations
掺杂自由载流子可以使二维材料的电子自能和准粒子带隙重正化。然而，定量计算这种多电子效应仍然是具有挑战性的，特别是在与实际实验和器件最相关的低掺杂浓度下。在这里，我们开发了一个基于第一性原理的有效质量模型内的GW近似，并显示了一个戏剧性的带隙重整化的几百兆电子伏的典型的二维半导体。此外，我们揭示了不同的多电子相互作用的作用：库仑空穴的贡献是占主导地位的低掺杂密度，而屏蔽交换的贡献是占主导地位的高掺杂密度。通过这种方法研究了三种典型的2D材料，h-BN，MoS 2和黑磷，覆盖绝缘体到半导体。特别是，各向异性黑磷表现出令人惊讶的大带隙重整化，因为它的状态密度较小，增强了屏蔽交换相互作用。我们的工作展示了一种有效的方法来准确地计算带隙重整化，并提供了定量的理解掺杂依赖的多电子物理的一般二维半导体。
2017-12-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Self-energy and lifetime of Shockley and image states on Cu(100) and Cu(111): Beyond the GW approximation of many-body theory
我们报告了肖克利自能和寿命的多体计算以及铜（100）和（111）表面上的像态，这些计算超出了多体理论的$GW$近似。自能是在GWΓ近似的框架下计算的，方法是在屏蔽相互作用W（超越随机相位近似）和自能的W展开（超越GW近似）中考虑短程交换相关（XC）效应。交换相关效应描述内的时间依赖的密度泛函理论的绝热非本地XC内核，超越了本地密度近似的知识。
2007-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic many-body calculations of moiré states in twisted bilayer graphene at high pressures
原子第一性原理的多体计算研究迄今为止受到系统尺寸的限制。在这项工作中，我们应用和扩展的随机GW方法允许计算的准粒子能量的巨系统。我们介绍了三个新的发展随机多体形式主义：非对角自能项的有效评估，戴森轨道的建设，并引入随机cRPA，使有效的向下折叠到模型哈密顿。我们通过探索扭曲双层石墨烯（tBLG）来验证新的方法;其莫尔周期性与在平带中托管相关电子的巨型晶胞相关。所得到的行为tBLG是由弱和强关联电子之间的耦合在单个单分子膜，扭曲或施加压力控制。在这里，我们研究后一种情况。计算证明了载流子在费米能级上的局域化，而大多数弱关联态仅仅是能量的转移。这与平均场结果形成对比。我们展示了如何有效地向下折叠的相关子空间的模型哈密顿量，即哈伯德模型与筛选的频率相关的现场相互作用，计算与新开发的随机cRPA。对于$6^{\circ}$ tBLG系统，现场相互作用在压缩下的范围在200和300 meV之间。Dyson轨道的空间分布类似于平均场单粒子态。在压力下，局域态中的电子-电子相互作用增加;动力学屏蔽不能完全补偿占主导地位的裸库仑相互作用。因此，在高压下，相关的莫尔态只出现适度的屏蔽，这表明在压缩的tBLG中存在绝缘态。
2021-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The Condition for the Onset of High Temperature Superconductivity
本文考虑了近似于“果冻”模型的虚声子交换引起的电子-电子相互作用的长波极限。它表明，通过交换的虚声子的相互作用实际上是不屏蔽的库仑相反，这只是导致相对于费米面附近的对形成的不稳定性。最近合成的高温超导材料，这种方法的后果进行检查。得到了这些材料的声速和费米速度之间的近似关系。
2001-02-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Many-body quantum chemistry for the electron gas: convergent perturbative theories
我们调查的准确性的一些波函数为基础的方法在金属系统的量子化学的心脏。以Hartree-Fock理论为参考，分别用微扰（Møller-Plesset，MP）和耦合团簇（CC）理论研究了均匀电子气模型。我们的研究结果表明，非微扰耦合集群理论是可以接受的模拟金属中的电子相互作用，而微扰耦合集群理论不。使用屏蔽相互作用，我们提出了一个简单的修改，广泛使用的耦合团簇单，双加微扰三重方法（CCSD（T）），解除发散行为，并显示出非常准确的相关能量的均匀电子气。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.quant-gas
Photon Many-body Dispersion: an Exchange-correlation Functional for Strongly Coupled Light-matter Systems
City College of New York（纽约城市学院）；The Graduate Center, City University of New York（纽约市立大学研究生中心）；Flatiron Institute（平顿研究所）
本文提出了一种用于强耦合光子-物质系统的交换-关联泛函pMBD，能够准确描述强相互作用中的各向异性效应和范德瓦耳斯相互作用，并高效模拟复杂系统。
2024-04-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Exact exchange-correlation potential of effectively interacting Kohn-Sham systems
为了将密度泛函理论与波函数理论相结合，我们研究了从多体相互作用系统到有效相互作用Kohn-Sham系统的映射.由于有效相互作用系统的基态要求具有相关多体波函数的解，这为DFT形式理论框架中的组态相互作用和耦合集团方法等多体波函数理论提供了一个自然的框架。利用简单的一维双电子系统--一维氦原子、氢分子和异质双原子分子--研究了有效相互作用Kohn-Sham系统的多体波函数和精确交换关联势的性质。结果表明，通过优化有效相互作用势，可以控制精确交换关联势的渐近行为。此外，选择适当的有效相互作用，可以抑制精确非相互作用Kohn-Sham系统的典型特征，即分子离解极限的交换关联势中的尖峰特征和台阶特征.这些发现为基于有效相互作用的Kohn-Sham方案构造数值稳健和高效的交换相关势和泛函提供了可能性。
2019-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.chem-ph
