Work function of α-Fe_{2}O_{3} : a DFT calculation
Chunshan He
用密度泛函理论和对称平板模型研究了α- Fe_{2} O_{3}的（001）和（00 - 1）面的功函数.这两个表面几乎是非极化的，它们的功函数分别为6.10 eV和5.49 eV。
The work functions of (001) and (00 -1) surfaces of α-Fe_{2}O_{3} are investigated with density functional theory and symmetry slab model. These two surfaces are found to be almost nonpolarized and their work functions are 6.10 eV and 5.49 eV respectively.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Calculations on millions of atoms with DFT: Linear scaling shows its potential
概述了Conquest线性标度密度泛函理论（DFT）代码，特别侧重于现代高性能计算（HPC）平台上的标度行为。我们证明，基本上完美的线性缩放和弱并行缩放（每个处理器核心固定原子）可以实现，并且现在可以在数百万个原子上进行DFT计算。
Pseudopotentials for high-throughput DFT calculations
随着高通量密度泛函理论（DFT）计算在材料计算设计和优化中的应用越来越多，需要一套全面的软赝势和可转移赝势。在这里，我们提出了一个新的开源“GBRV”超软赝势库，已被优化用于高通量DFT计算的设计标准和测试结果。我们基准的GBRV电位，以及其他两个赝势集在文献中，全电子计算，以验证其准确性。结果使我们能够得出结论，现代赝势在各种化学环境中的准确性。
CO adsorption on Cu(111) and Cu(001) surfaces: improving site preference in DFT calculations
用从头计算密度泛函理论研究了CO在Cu（111）和Cu（001）表面的吸附.计算了吸附物-基质复合物的结构、振动和热力学性质。广义梯度近似（GGA）内的计算预测在Cu（111）上的三重空心和Cu（001）上的桥位中的吸附，而不是实验发现的顶部吸附。结果表明，如果采用分子DFT+U方法正确地低估了CO特征的HOMO-LUMO能隙，则可以实现正确的位置偏好。DFT+U的方法也产生了良好的协议与实验测得的吸附能，同时只引入小的变化，在计算的几何和振动性质进一步提高与实验的协议，这是公平的已经在GGA水平。
Highly accurate local basis sets for large-scale DFT calculations in CONQUEST
由于密度泛函理论（DFT）的广泛应用，对大型系统（超过1，000个原子）建模的能力的需求日益增加。我们提出了一个简短的概述，大规模的DFT代码征服，这是能够模拟这样的大型系统，并讨论的方法来生成一致的，收敛良好的伪原子基组，这将允许这样的大规模计算。我们目前的测试，这些基础设置为各种材料，比较完全收敛的平面波结果使用相同的赝势和网格。
DFT calculation for adatom adsorption on graphene sheet as a prototype of carbon nano tube functionalization
以碳纳米管（CNT）为模板，研究了石墨烯片上各种原子物种的密度泛函（DFT）计算。我们使用DFT计算作为CNT的原型，计算了许多原子物种（包括过渡金属、贵金属、氮和氧）在石墨烯片上的吸附能和吸附位点。从这些结果中可以选择合适的原子种类作为每个应用。计算结果表明，Mo和Ru在石墨烯片上的键结很强，具有很大的扩散势垒能。另一方面，一些原子种类具有大的结合能和小的扩散势垒能
User-defined Electrostatic Potentials in DFT Supercell Calculations: Implementation and Application to Electrified Interfaces
本文提出在DFT超晶胞计算中引入任意电场的实现方法，并讨论能量和力的修正，通过VASP-Python接口实现用户定义电场的应用，展示了分子吸附、场离子显微镜、电化学固-水界面及隐式溶剂模型等应用案例。
DFTTK: Density Functional Theory ToolKit for High-throughput Lattice Dynamics Calculations
在这项工作中，我们提出了一个软件包在Python中的高通量的第一性原理计算的热力学性质在有限的温度下，我们称之为DFTTK（密度泛函理论工具包）。DFTTK是基于原子包，并结合了我们在过去几十年的理论方法和计算软件的发展经验。它包括所有主要操作系统上的任务提交和高性能计算环境上的任务执行。DFTTK软件包的分布附带了在准谐波声子方案下计算Al，Ni，Al3Ni，AlNi，AlNi3，Al3Ni4和Al3Ni5化学计量相的声子态密度，热容，熵，焓和自由能的例子，以及在Al3Ni，AlNi和AlNi3组成下使用特殊准随机结构处理的fcc溶液相。
Frenkel pair formation energy for cubic Fe$_3$O$_4$ in DFT+U calculations
磁铁矿立方相中点缺陷的从头算模型面临两个问题：立方结构在低于Verwey温度时变得不稳定，并且对立方相的电子结构没有共识（如果存在带隙，应该考虑波函数的对称性类型以及如何描述强电子相关性）。在本文中，我们表明，带隙和Frenkel对形成能量的实验数据与第一性原理计算的比较，可以确定一个一致的DFT+U模型的立方Fe $_3$ O $_4$。
Large-scale DFT methods for calculations of materials with complex structures
大规模密度泛函理论（DFT）计算为研究具有复杂结构的材料的原子和电子结构提供了强有力的工具。本文介绍了CONQUEST程序中的一种大规模DFT计算方法--多点支持函数法。MSSF是属于局部区域中的一组原子的基函数的线性组合。该方法可以减少计算时间，同时保持精度。MSSFs的准确性已被评估为散装硅，铝，铁和NiO和水合DNA，这表明不同的材料的MSSFs的适用性。MSSF在具有复杂界面和非周期结构的数千原子大系统中的应用表明，MSSF方法在复杂结构材料的精确研究中具有良好的应用前景。
Calibrating DFT formation enthalpy calculations by multi-fidelity machine learning
由于实验数据的有限性，通过实验测量机器学习材料的属性是有价值的，但也是困难的。在这项工作中，我们使用多保真度随机森林模型来学习材料的实验形成焓，其预测精度高于经验校正的PBE泛函（PBEfe）和元GGA泛函（SCAN），并且优于热门研究的基于深度神经网络的表示学习和迁移学习。然后，我们使用该模型来校准材料项目数据库中的DFT生成焓，并发现具有被低估的稳定性的材料。多保真度模型也被用作数据挖掘方法，通过解释模型输出来发现DFT如何偏离实验。
DFT calculation of the intermolecular exchange interaction in the magnetic Mn$_4$ dimer
单分子磁体[Mn $_4$ O $_3$ Cl $_4$（O $_2$ CEt）$_3$（py）$_3$] $_2$的二聚体形式最近揭示了有趣的现象：在零场没有量子隧穿，而在磁场反转之前隧穿。这归因于不同单体之间的大量反铁磁交换相互作用。采用广义梯度近似下的密度泛函理论计算了该分子磁体的分子间交换作用、电子结构和磁性。计算结果与实验结果吻合较好。
Extensive Benchmarking of DFT+U Calculations for Predicting Band Gaps
准确的计算预测的带隙是具有实际意义的半导体技术，如（光）电子器件和光电化学电池的建模和发展。在现有的电子结构方法中，密度泛函理论（DFT）与应用于带边态的Hubbard U校正（DFT+U）是一种计算上易于处理的方法，以提高基于（半）局部泛函的DFT计算的带隙预测的准确性。与DFT近似不同的是，DFT+U可以被解释为近似的谱势方法，当U是通过施加关于Hubbard流形中电子占据的总能量的分段线性来确定时，DFT近似不打算描述光学带隙和其他激发态性质（因此去除该子空间中的自相互作用误差），从而为使用DFT+U来预测带隙提供（启发式）证明。然而，在文献中仍然经常通过调整其值来再现实验带隙，从而半经验地确定哈伯德U参数，这最终改变了对其他总能量特性的描述。在这里，我们提出了一个广泛的评估DFT+U带隙计算使用自洽从头计算U参数从密度泛函微扰理论施加上述分段线性的总能量。该研究对20种含有过渡金属或p区（III-IV族）元素的化合物进行了研究，包括氧化物，氮化物，硫化物，氮氧化物和硫氧化物。
The DFT and molecular dynamics multiscale study of the corrugation of graphene on Ru(0001): the unexpected stability of the moire-buckled structure
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）和经典分子动力学（CMD）模拟方法对石墨烯（gr）的莫尔结构进行了研究。我们发现，波纹石墨烯可以令人惊讶地稳定对完全平坦的gr-sheet所指出的CMD模拟和DFT计算。我们还表明，使用具有成本效益的CMD方法，可以模拟石墨烯，例如Ru（0001）与正确的绑定注册表和合理的粘附能。一个新的力场已被参数化的接口使用角度依赖的Abell-Tersoff潜力。新参数化的Abell-Tersoff界面势提供了正确的莫尔超结构，根据扫描隧道显微镜图像和DFT结果。基于从头算DFT计算，我们还发现CMD莫尔超结构可以作为DFT计算和进一步几何优化的预优化结构。如范德华DFT结构弛豫所揭示的，Ru（0001）上几乎平坦的gr（波纹状$ξ\approx 0.2$ $\hboxÅ$）相对于波纹状gr系统（$ξ\approx 2.0$ $\hboxÅ$）在能量上稍微不利。
Phonon and electronic structures and resistance of layered electride Ca2N: DFT calculations
用DFT-LDA平面波方法研究了Ca 2N晶体的声子和电子性质、Eliashberg函数和电阻随温度的变化关系。研究了零中心声子的声子色散、部分声子态密度和原子本征矢。电子能带色散和偏态密度表明Ca 2N是金属，Ca 3 p，4s和N2 p轨道是杂化的。为了分析电子-声子相互作用（EPI）及其对电阻的贡献，计算了Eliashberg函数，发现EPI引起的电阻随温度的变化，所得结果与实验数据符合得很好。
The impact of Hubbard- and van der Waals-corrections on the DFT calculation of epsilon-zeta transition pressure in solid oxygen
本研究的目的是澄清的物理支配的固体氧从α相到zeta相的转变实验观察到在96 GPa使用密度泛函理论（DFT）。用PBE函数预测了在40 GPa下的转变。然后加入Hubbard修正以增强氧的p轨道局域化。ε-ζ转变压力显著提高到70 GPa。最后，我们加入了非局部范德瓦尔斯修正。转变压力略微增加到80 GPa。结果表明，Hubbard项的贡献优于van der Waals项.
Empirical tight binding parameters for GaAs and MgO with explicit basis through DFT mapping
经验紧束缚（ETB）方法在原子器件模拟中得到了广泛的应用。这种模拟的可靠性非常强烈地依赖于基组和ETB参数的选择。获得ETB参数的传统方法是通过拟合实验数据或临界理论带边和对称性，而不是基础映射。传统ETB的另一个缺点是缺乏明确的基础。在这项工作中，DFT映射过程中，构造TB参数和明确的基础DFT计算开发。该方法适用于两种材料：GaAs和MgO。与现有的TB参数相比，DFT映射的GaAs参数在体能带结构计算中与DFT结果吻合更好，并在纳米线计算中导致不同的间接谷。MgO TB参数和TB基函数也通过DFT映射过程获得。
pH Dependent surface enhanced Raman study of Phe + Ag Complex and DFT calculations for spectral analysis
本文报道了苯丙氨酸（Phe）在Ag胶体溶液中的表面增强拉曼光谱，并对不同pH值的Phe溶液在1005、1380和1582 cm ~（-1），pH值4.5 - 10.5范围内的增强模进行了谱线形状分析。谱线宽度随pH的变化揭示了溶液中两种可能的机制：（i）在整体均匀pH溶液中微观体积的pH波动和/或（ii）分子间离子相互作用引起的运动窄化。我们建议，不同的电荷状态的参考分子负责所观察到的键软化与pH值的降低。所观察到的拉曼位移和拉曼活性的振动模式的最大增强已进行DFT计算解释。
Stress calculation in linear scaling DFT: convergence and dynamics
该研究提出在密度泛函理论中用局域轨道基计算应力的方法，适用于精确对角化和线性标度方法，在Conquest代码中实现。测试线性标度方法下应力收敛速率，与能量和力的收敛性比较，表明适度截止值收敛出色，分子动力学稳定准确。
Vibrational and electronic properties of Al$_{12}$M (M=Cu, Zn) clusters: DFT calculations
本研究基于 DFT 计算分析了 Al$_{12}$M (M=Cu, Zn) 团簇的振动与电子性质，发现其倾向低自旋态，且掺杂团簇相比中性 Al$_{13}$ 具有更低的电离能和电子亲和能，同时 Al$_{12}$Cu 的杂化程度更高。
Hybrid-Density Functional Theory Study on Band Structures of Tetradymite-Bi2Te3, Sb2Te3, Bi2Se3, and Sb2Se3 Thermoelectric Materials
带隙附近的低能能带结构决定了热电材料的电性能。本文采用杂化密度泛函理论（hybrid-DFT）计算了碲铋矿相的Bi_2 Te_3、Sb_2 Te_3、Bi_2Se_3和Sb_2Se_3的低能能带结构。我们发现能带结构特征对交换能泛函的选择非常敏感。与DFT计算相比，在混合DFT计算中，带隙和带简并的可预测性没有增强。低能能带结构的预测性差的原因是层间距的预测性差和结构对带隙的敏感性高。结果表明，在预测碲铋矿热电材料Bi_2 Te_3、Sb_2 Te_3、Bi_2Se_3和Sb_2Se_3的能带结构时，混合DFT计算并不优于DFT计算。
Flexible and Efficient Semi-Empirical DFTB Parameters for Electronic Structure Prediction of 3D, 2D Iodide Perovskites and Heterostructures
本文定制了DFTB参数，以低成本准确预测三维和二维碘化铅钙钛矿的带隙、有效质量及异质结构能带排列，适用于大规模系统研究。
The Schottky defect formation energy in MgO calculated by diffusion Monte Carlo
氧化物材料中点缺陷的能量学在确定其高温性能方面起着重要作用，但实验测量是困难的，并且基于密度泛函理论（DFT）的计算不一定可靠。本文报道了量子蒙特卡罗（QMC）方法对MgO中肖特基缺陷形成能$E_{\rm S}$的计算，证明了用这种方法克服密度泛函理论不足的可行性。为了研究系统尺寸误差，我们还报告了$E_{\rm S}$的DFT计算的重复细胞高达$\sim 1000$原子，这表明，QMC计算的系统只有54个原子应产生高精度。DFT计算还提供了用于变分和扩散蒙特卡罗计算的松弛结构。对于MgO，我们发现$E_{\rm S}$与DFT和模型相互作用势的结果非常一致，并且与分散的实验值一致。指出了将同样的方法应用于过渡金属氧化物如FeO的前景。
Revisiting quantum effects on dislocation glide in bcc metals from DFT calculations and machine-learning potentials
通过DFT和机器学习势重新评估量子零点效应对bcc金属低温位错滑移的影响，发现其贡献远小于先前报道，不足以弥合原子模拟与实验的差距。
TRIQS/DFTTools: A TRIQS application for ab initio calculations of correlated materials
我们提出了TRIQS/DFTTools包，一个应用程序的基础上TRIQS库，连接这个工具箱，以现实的材料计算的基础上密度泛函理论（DFT）。特别是，TRIQS/DFTTools与TRIQS一起允许DFT加动态平均场论（DMFT）计算的有效实施。它提供了工具和方法来构造Wannier函数，并在此基础上执行DMFT自洽循环。后处理工具，如能带结构绘图或计算输运特性也被实现。该封装提供了一个与Wien 2k能带结构代码的完全充电自一致接口，以及一个通用接口，允许将TRIQS/DFT Tools与各种DFT代码一起使用。它在GNU通用公共许可证（GPL v3）下发布。
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。
New Ternary Superconducting Compound LaRu2As2: Physical Properties from DFT Calculations
在本文中，我们提出了密度泛函理论（DFT）的第一性原理赝势方法内进行的计算，研究新发现的超导体LaRu 2 As 2的物理性质的第一次。优化后的结构参数与实验结果吻合较好。计算的独立弹性常数确保了化合物的机械稳定性。计算的Cauchy压力、Pugh比和泊松比表明LaRu_2As_2是一种韧性材料。由于低德拜温度，LaRu2As2可以用作热障涂层（TBC）材料。新化合物应表现出金属性质，因为其价带与导带相当大地重叠。LaRu2As2由于其6.8Gpa的低硬度值，预计是一种软材料并且易于加工。在计算的费米面中观察到了多带性质。根据电荷密度计算，预期离子、共价和金属相互作用的高度各向异性组合。
Angular dependence of core hole screening in LiCoO2: A DFT+U calculation of the oxygen and cobalt K-edge x-ray absorption spectra
利用高分辨率数据和无参数GGA+U计算，在LiCoO_2的钴K边X射线吸收谱中发现了角相关的芯孔屏蔽效应.吸收体上的Co 1 s芯孔引起强烈的局部吸引。最近邻钴上的芯孔屏蔽诱导相对于现场1 s-3d跃迁的态密度的2 eV的位移，如在Co K前边缘光谱中检测到的。我们的DFT+U计算表明，离位屏蔽在面外方向上是不同的，其中在计算和实验中都可以看到3 eV的位移。对核孔势和Hubbard参数U的引入进行了详细的分析，结果表明核孔势对离场屏蔽是必不可少的，而U则改善了对角相关屏蔽效应的描述。在氧K边的情况下，核-空穴势和Hubbard参数都改善了光谱特征的相对位置。
First-Principles Supercell Calculations of Small Polarons with Proper Account for Long-Range Polarization Effects
本文提出了一种基于密度泛函理论的超原胞方法来模拟小极化子，并适当考虑了材料的长程弹性响应。我们对极化子性质的超原胞依赖性的分析（例如，原子结构、结合能和极化子能级）揭示了长程静电效应和电子-声子相互作用是两个主要贡献者。我们开发了一个DFT极化子计算的校正方案，显着降低了极化子性质的依赖DFT交换相关泛函和强电子-声子耦合的极限中的超晶胞的大小。使用我们的修正方法，我们提出了准确的全电子全势密度泛函理论的结果，小极化子在岩盐MgO和金红石TiO $_2$。
Enhancement of DFT-calculations at Petascale: Nuclear Magnetic Resonance, Hybrid Density Functional Theory and Car-Parrinello calculations
基于密度泛函理论（DFT）及其扩展的方法是研究材料电子性质最有前途的方法之一。DFT在传统的固体物理问题中得到了广泛的应用，其中周期性和对称性在减少计算量方面起着至关重要的作用。随着计算能力的提高和DFT方法的改进，其潜在应用范围现在包括化学和生物学等其他科学领域。然而，传统的固体物理学、化学和生物学的交叉学科组合在降低系统的周期性和对称性的同时，大大提高了系统的复杂性。为了模拟这类物理系统，需要包含数百甚至数千个原子的大型模拟单元。即使使用现代超级计算机，这些系统的处理仍然是一个计算挑战。在本文中，我们描述了我们的工作，以提高量子ESTEMO \cite{Quantum-Espresso}的可扩展性，用于治疗非常大的细胞和大量的电子。为此，我们在\emph{\emph{electronic bands}}上引入了额外的并行级别，在三个内核中解决计算昂贵的问题：Sternheimer方程求解器（核磁共振，QE-GIPAW包），Fock算子构建器（电子基态，PWSCF包）和大多数Car-Parrinello例程（Car-Parrinello动力学，CP包）。最终的基准测试表明，我们成功地计算了一个大型生物组件的核磁响应（NMR）化学位移，混合交换相关泛函的缺陷无定形二氧化硅的电子结构和平衡的原子结构的高度卟啉锚定到碳纳米管，在成千上万的CPU内核。
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。
Linear scaling DFT calculations for large Tungsten systems using an optimized local basis
密度泛函理论（DFT）已成为从头计算模拟的准标准，具有广泛的应用。虽然DFT的固有立方标度在很长一段时间内将可访问的系统大小限制在数百个原子，但线性标度DFT方法的最新进展已经允许解决更大的问题。然而，由于这些线性缩放方法是针对绝缘体开发的，它们通常不能直接应用于金属，因为需要有限的温度来确保密度矩阵的局部性。在本文中，我们表明，一旦采用有限的电子温度，线性缩放版本的BigDFT代码能够利用这一局部性提供一个计算处理，相对于金属系统的原子数的线性缩放。我们提供了基于块状钨的原型示例，它在为聚变反应堆寻找安全和持久的材料方面发挥着关键作用。我们相信，这种方法可能有助于开辟研究此类材料电子结构的新方法的道路，特别是在需要大型超级电池时。
GW quasiparticle bandgaps of anatase TiO2 starting from DFT+U
本文研究了在光电子学和电子学中广泛应用的宽禁带半导体TiO_2的准粒子能带结构。我们得到GW准粒子能量从密度泛函理论（DFT）计算包括哈伯德U校正。使用一个简单的迭代程序，我们确定的哈伯德参数的值产生一个消失的准粒子校正的基本带隙的TiO2。使用此最佳Hubbard参数计算的带隙（3.3 eV）小于通过应用多体微扰理论对标准DFT本征态和本征值（3.7 eV）获得的值。我们扩展我们的分析，以金红石型的TiO 2，并得出类似的结论。我们的工作突出的作用，开始非相互作用的哈密顿量在计算GW准粒子的能量在TiO 2，并建议一个最佳的哈伯德参数为未来的计算。
Electronic structure of short-period ZnSe/ZnTe superlattices based on DFT calculations
在本研究中，我们讨论的影响，在单层的数目的变化对超晶格（SL）（ZnSe）$n$/（ZnTe）$_n$的电子和光学性质。采用全势能线性Muffin-tin轨道（FP-LMTO）方法计算了体系的总能量，并将交换相关能应用于局域密度近似（LDA）.首先，计算结果表明，随着单层$n$数量的增加，体积模量和电子带隙的导数减小。其次，研究了高达$15$ eV的辐射能量、介电函数（$\varepsilon(ω$）、折射率（$n(ω)$）和反射率（$R(ω)$）。这些计算对于理解短周期超晶格（ZnSe）$_n$ /（ZnTe）$_n$的性质是有益的。
Melting curve of face-centred-cubic nickel from first principles calculations
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法计算了Ni在100 GPa下的熔化曲线。我们使用了两种互补的方法：i）与参考系的共存模拟，然后DFT和参考系之间的自由能校正，以及ii）使用包括1000个原子的模拟单元的直接DFT共存。计算的零压力熔化温度在$1637 \pm 10$ K下被略微低估（实验值为1728 K），并且在高压下显著高于金刚石砧座单元实验中的最近测量值[Phys. Rev. B { \bf 87}，054108（2013）]。用DFT方法计算了零压熔化斜率为$30 \pm 2$ K，与实验值28 K符合较好。
Tuning the gap in bilyaer graphene using chemical functionalization: DFT calculations
以可控的方式打开石墨烯电子光谱中的能隙对于许多潜在应用是必要的，包括高效的碳基晶体管。我们已经表明，这可以通过双层石墨烯的化学功能化来实现。使用各种掺杂剂，例如H、F、Cl、Br、OH、CN、CCH、NH2、COOH和CH 3，可以在0.64和3 eV之间平滑地改变带隙，并且具有能隙的状态对应于最低能量构型是稳定的。双层石墨烯的结构特性的特殊性相比，散装石墨进行了讨论。
Efficient lattice dynamics calculations for correlated materials with DFT+DMFT
声子对许多材料性质至关重要，包括热和电子输运、超导性和结构稳定性。在这里，我们描述了一种方法来计算声子在相关材料使用国家的最先进的DFT+DMFT计算。我们的方法结合了一个强大的DFT+DMFT实现计算力的直接方法晶格动力学使用非对角超细胞。使用非对角而不是对角超单元大大减少了与DFT+DMFT计算相关的计算费用。我们对典型相关材料（Fe，NiO，MnO，SrVO $_3$）的方法进行基准测试，测试$\mathbf{q}$ -点网格收敛性和DFT+DMFT计算的不同计算参数。非对角超胞方法的效率允许我们访问$\mathbf{q}$点网格高达$6\times6\times6$。此外，我们发现，对于原子在晶格动力学计算中受到的小位移，将自能固定到平衡构型的自能在许多情况下是一个很好的近似，进一步降低了DFT+DMFT计算的成本。预计这种固定的自能近似适用于不接近相变的材料。总的来说，我们的工作提供了一个有效的和通用的方法，使用DFT+DMFT计算声子，打开了许多可能性的晶格动力学和相关材料中的相关现象的研究。
Convergence and machine learning predictions of Monkhorst-Pack k-points and plane-wave cut-off in high-throughput DFT calculations
在这项工作中，我们开发了一个自动收敛程序的密度泛函（DFT）计算中的k点和平面波截止，并将其应用到超过30000种材料。用于自动收敛的计算框架可以将用户定义的输入作为收敛准则。对于k点，我们将每单元能量（EPC）收敛到0.001 eV/单元容差，并将结果与使用0.001 eV/原子的每原子能量（EPA）收敛标准获得的结果进行比较。从我们的结果的分析，我们可以将k点密度和平面波截止材料参数，如密度，带的斜率，带交叉的数量，最大平面波截止用于赝势产生，晶体系统，和材料中的独特物种的数量。我们还确定了一些物质种类，这些物质种类需要比其他物质种类更仔细地收敛。此外，我们统计调查的依赖性的k点和截止交换相关泛函。我们利用所有这些数据来训练机器学习模型，以预测广义材料的k点线密度和平面波截止。这将为用户提供一个良好的起点，以收敛DFT计算。使用的代码和融合数据可在以下网站上获得：https：//jarvis.nist.gov/和https://github.com/usnistgov/jarvis。
Vibronic coupling in C$_{60}^-$ anion revisited: Precise derivations from photoelectron spectra and DFT calculations
由Wang { \it et al}测量的光电子能谱导出了C $_{60}^-$的电子振动耦合常数。[X. B. Wang，H. K. Woo和L. S. Wang，J. Chem. Phys.，{ \bf 123}，051106（2005）.]在低温和高分辨率下。我们发现C $_{60}^-$的Jahn-Teller模的耦合比Gunnarsson { \it et al}报道的耦合弱。[O. Gunnarsson，H. Handschuh，P. S.贝希特霍尔德湾Kessler，G. Gantef{<$}r和W. Eberhardt，Phys. Rev. Lett. { \bf 74}，1875（1995）.]。在$h_g$和$a_g$模式之后的总稳定化能量相对于Gunnarsson { \it et al}的先前推导减少。30%。用密度泛函B3 LYP方法计算得到的电子振动耦合常数与实验值吻合较好，基本解决了以往研究中存在的理论与实验不符的问题.
Exchange interactions and Tc in rhenium doped silicon: DFT, DFT+U and Monte Carlo calculations
用密度泛函理论和DFT+U方法研究了硅中杂质间的相互作用。杂质之间的所有耦合是铁磁性的，除了Re-Re二聚体，在DFT方法中，由于形成的化学键支持的几何结构的大幅松弛。临界温度的计算是通过经典的Monte Carlo（MC）模拟与海森堡哈密顿量。在室温下，当杂质浓度为7%时，通过DFT交换作用得到了均匀的铁磁相。在DFT+U交换作用下，Re含量仅为3%的MC样品在室温以上形成铁磁团簇。
Optimizing Supercell Structures for Heisenberg Exchange Interaction Calculations
提出基于线性代数零空间分析的超胞优化方法，通过预选最优超胞提升海森堡交换参数提取效率，将DFT计算成本降低1-2个数量级。
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。
The environmental dependence of redox energetics of PuO2 and α-Pu2O3: A quantitative solution from DFT+U calculations
本文采用密度泛函理论（DFT）+ $U$方法研究了PuO $_{2}$和$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3}$中带电氧缺陷和中性氧缺陷的能量，并对还原态PuO $_{2}$的平衡组成进行了定量测定（PuO $_{2-x}$）作为环境温度和氧分压的函数，这表明与相应的高温实验相当一致。在环境条件下，PuO $_{2}$到$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3} $的吸热还原被发现通过PuO $_{2-x}$的伴随体积膨胀和O-空位的可能迁移而促进，而$α$ -Pu $_{2}$ O $_{3}$的进一步还原被预测要困难得多。与PuO $_{2}$的吸热氧化相反，$α$ -Pu $_{2} $ O $_{3}$的氧化是一个稳定的放热过程。
Diffusion quantum Monte Carlo calculations of SrFeO${_3}$ and LaFeO${_3}$
采用扩散量子蒙特卡罗（DMC）方法计算了SrFeO ${_3}$和LaFeO ${_3}$中氧空位的状态方程、形成能和迁移能垒。计算也进行了各种密度泛函理论（DFT）的近似比较。DMC再现了这些材料的内聚能测量误差低于0.23（5）eV和结构特性的实验值的1%以内。在富氧条件下，SrFeO ${_3}$和LaFeO ${_3}$中氧空位的DMC形成能分别为1.3（1）和6.24（7）eV。类似的计算与半本地DFT近似LaFeO $_3$产生的空位形成能量低1.5 eV。用DMC和DFT近似计算的电荷密度的比较表明，DFT倾向于过离域的电子在有缺陷的SrFeO ${_3}$和LaFeO ${_3}$。DMC和LDA的计算产生类似的空位迁移势垒，表明空间/静电效应主要决定这些材料中的迁移势垒。
Hydrogen induced surface metallization of $β$-SiC(100)-($3\times 2$) revisited by DFT calculations
最近在硅封端的$3\times 2$ SiC（100）表面上的实验表明，在氢吸附时具有意想不到的金属特性。这种效应归因于氢与一排Si原子的键合以及相邻悬挂键排的稳定。在这里，密度泛函计算的基础上，我们表明，多层吸附的H在重建的表面是兼容的不同的几何形状：除了饱和的最上面的Si悬挂键，H原子被吸附在相当不寻常的网站，\textit{i.e.}稳定的桥位置以上的第三层Si二聚体。因此，结果表明，金属表面的电子结构的另一种解释
DFT calculations of magnetic anisotropy energy for GeMnTe ferromagnetic semiconductor
利用完全相对论赝势的OpenMX软件包，对稀磁半导体GeMnTe的磁各向异性能进行了密度泛函理论计算.给出了空穴浓度和磁性离子邻域对磁各向异性能的影响。分析了磁各向异性的微观机制，特别讨论了自旋轨道耦合、自旋极化和电子密度的空间变化在磁各向异性中的作用。计算结果与GeMnTe（111）菱面体薄膜垂直磁各向异性的实验观察相一致。
Orbital-free extension to Kohn-Sham density functional theory equation of state calculations: application to silicon dioxide
二氧化硅SiO $_2$的液体状态方程通过量子分子动力学在5至15 g/cc的密度范围内和在0.5至100 eV的温度下计算，包括$α$ -石英和stishovite相Hugoniot曲线。低于8 eV的计算是基于Kohn-Sham密度泛函理论（DFT），高于8 eV的一个新的无轨道DFT公式，这里提出的，基于匹配的Kohn-Sham DFT计算。最近的实验冲击数据被发现是非常好的协议与目前的结果。最后，结合实验和模拟数据，建立了一个新的SiO $_2$液相状态方程表。
Self-Assembly of Diamondoid Molecules and Derivatives (MD Simulations and DFT Calculations)
利用分子动力学（MD）模拟和密度泛函理论（DFT）计算研究了低级类金刚烷分子及其初级衍生物的自组装和相变行为。在125个分子的模拟体系中，分别研究了两种低级金刚烷（金刚烷和金刚烷）、三种金刚烷衍生物（金刚烷胺、美金刚胺和金刚乙胺）和两种人工分子（金刚烷+Na和金刚烷+Na）。通过DFT计算优化了分子的几何构型，得到了相应分子的电子电荷，并进行了相应的分子动力学模拟，得到了7个分子的自组装结构和模拟轨道。径向分布函数和结构因子的研究表明，明确的相变的七个分子。
Band splitting in bilayer stanene electronic structure scrutinized via first principle DFT calculations
最近的工作，锡烯作为量子自旋霍尔绝缘体，我们研究双层锡烯使用第一性原理计算。目的是通过调节双层膜的堆积顺序（和角度）来改善和开发新的性能。这种层的堆叠已经被证明是用于调节单层材料的性质的技术。在这里，我们设计了具有不同堆叠角度以及AA和AB配置的多个双层系统。相反，观察到由于自旋轨道耦合（SOC）的带隙的改善，我们见证了由于SOC的带的分裂，堆叠的MoS2片的特征行为。带的这种分裂产生不同的、独立的和独特的自旋向上和自旋向下通道，表现出谷依赖的自旋极化。另外，作为堆叠MoS2系统的对比，我们注意到在我们的系统中堆叠角度和顺序确实影响电子态。
A Forecasting System of Computational Time of DFT/TDDFT Calculations under the Multiverse ansatz via Machine Learning and Cheminformatics
提出了一个顶层设计的预测系统，用于预测密度泛函理论（DFT）/含时密度泛函理论（TDDFT）计算的计算时间.计算时间被假定为分子的本征性质。基于这一假设，建立了基于化学信息学、多种机器学习（ML）模型和多元宇宙分析中多世界解释（MWI）框架的“钢筋混凝土”预测系统。在本文中，化学信息学用于识别分子的拓扑结构，ML/AI模型用于建立拓扑结构和计算成本之间的关系，MWI框架用于在DFT/TDDFT计算中保持DFT泛函和基组的各种组合。对DrugBank数据集上分子的计算结果表明：1）该方法可以定量预测计算代价，对于导数为25%的DFT/TDDFT计算，使用精确预训练的ML模型的典型平均相对误差小于0.2; 2）该方法也可以用于DFT泛函和基组的各种组合，而无需精确预训练的ML模型，而仅略微增大预测误差。
Machine-learned approximations to Density Functional Theory Hamiltonians
基于大规模密度泛函理论（DFT）的电子结构计算非常耗时，并且与系统尺寸的比例关系很差。虽然DFT的半经验近似导致计算时间相对于从头DFT减少，但创建这样的近似涉及显著的人工干预，并且对于高通量电子结构筛选计算是非常低效的。在这封信中，我们提出使用机器学习快速准确地预测DFT哈密顿量。使用合适的原子邻域和核岭回归表示，我们表明，可以实现各种材料环境的DFT哈密顿量的准确和可转移的预测。使用预测的哈密顿计算的电子透射谱比较准确，与他们的DFT同行。该方法是独立的DFT基础或所使用的材料系统的细节，可以很容易地自动化和缩放，用于预测任何感兴趣的材料系统的哈密顿量。
Electronic and magnetic properties of the BaTiO$_{3}$/LaMnO$_{3}$ interface: a DFT study
采用密度泛函理论（DFT）从头算方法研究了BaTiO 3/LaMnO 3界面的电子和磁性.通过自旋极化态密度分析了铁电覆盖层厚度对界面性质的影响。
Materials Database from All-electron Hybrid Functional DFT Calculations
针对GGA近似限制数据库及AI模型可靠性的问题，本文构建了基于全电子杂化泛函DFT计算的7,024种无机材料数据库，并验证其在稳定性评估与训练AI模型中的有效性。
Structural and Electronic Properties of Bulk $β$(2H)-GaSe from First-Principles DFT Calculations with van der Waals Corrections
本文用含DFT-D2范德华修正的DFT计算体相β(2H)-GaSe的结构与电子性质，验证晶格参数与直接带隙，为二维剥离研究提供能量基线。
Accurate and efficient linear scaling DFT calculations with universal applicability
传统上，密度泛函理论计算受到相对于系统大小的固有立方标度的影响，使得大型计算极其昂贵。这种立方缩放可以通过使用所谓的线性缩放算法来避免，该算法在过去几十年中已经开发出来。通过这种方式，可以在合理的时间范围内对数万个原子甚至更多的原子进行从头计算。然而，即使使用线性缩放算法在物理上是合理的，它们的实现往往会引入一些小的错误。因此，大多数提供这种线性复杂性的实现要么只能产生有限的准确性，要么，如果想要超越这个限制，需要对许多参数进行繁琐的微调。在我们的BigDFT包中的线性缩放方法中，我们能够克服这个限制。使用一个基于局部支持函数表示的底层Daubechies小波基-这提供了理想的性能，精确的线性尺度计算-我们获得了惊人的高精度和普遍适用性，同时仍然保持模拟大型系统的可能性，只有适度的计算资源的需求。
Electronic Properties of Various Graphene Quantum Dot Structures: an Ab Initio Study
采用密度泛函理论（DFT）和热DFT（thDFT）计算来评估各种石墨烯量子点（GQD）的能量能带结构、带隙和总能量。DFT计算使用交换相关泛函和范数守恒赝势的局域密度近似进行。我们考虑三角形和六边形的GQD与锯齿形和扶手椅边缘和1-3 nm的尺寸与数百个原子。模拟结果表明，这些量子点都是具有平坦能带结构的直接带隙半导体，适合于电子学和光电子学应用。对A和B亚晶格对称性被破坏的GQD的分析显示出退化的零能壳。使用thDFT计算进行的温度高达1400 K，我们评估的GQD的带隙和总能量的温度依赖性通过熵项和电子动能。结果表明，基态DFT计算是有效的确定GQD的电子性质，直到室温。此外，我们调整紧束缚模型的半经验参数的DFT结果在小GQD，以减少计算成本的大GQD，其中包含多达数千个原子的电子结构计算。
Lattice phonon modes of the spin crossover crystal [Fe(phen)2(NCS)2] studied by THz, IR, Raman spectroscopies and DFT calculations
[Fe（phen）2（NCS）2]是一种典型的过渡金属配合物材料，在温度、压力或光照的作用下，它会发生低自旋（LS）和高自旋（HS）之间的相变。振动模式在热和光诱导的情况下都对自旋态切换起关键作用，通过贡献热平衡转变的振动熵或驱动光诱导高自旋态的快速结构捕获。在这里，我们研究的晶体声子模式[Fe（phen）2（NCS）2]，结合太赫兹，红外光谱和拉曼光谱敏感的模式在不同的频率范围和不同的对称性。我们比较的实验结果，在周期性的3D晶体中进行的DFT计算，以了解晶体中的声子模式，相比分子振动。事实上，孤立分子的每个振动模式在晶体中组合成几个不同对称性和频率的模式，因为单位晶胞包含四个分子。我们的注意力集中在HS对称和反对称呼吸模式的晶体以及对N-CS伸缩模式。
Thermoelectric power factor of pure and doped ZnSb via DFT based defect calculations
通过从头算模拟计算了纯p型ZnSb的功率因数，假设载流子浓度是由于本征锌空位的掺杂效应。随着空位浓度接近实验的溶解度极限，我们能够完美地再现多晶ZnSb样品中测得的功率因数。然后，该方法已成功地扩展到预测的ZnSb的热电性能上的非本征掺杂元素的效果。锗和锡似乎是有前途的p型掺杂元素。此外，我们给出，第一次，解释了为什么它是难以合成的多晶n型ZnSb样品。实际上，本征缺陷（锌空位）和掺杂元素（Ga或In）之间的补偿效应解释了将ZnSb转化为n型半导体所需的最佳（且相对高）掺杂剂浓度的存在。
Functionalization of Silicon Surface by Thiadiazole Molecule : a DFT Study
采用第一性原理密度泛函理论（DFT）方法研究了噻二唑在Si（001）表面吸附的原子和电子性质.已选择（2x2）重建的清洁基底表面以给予分子足够的空间以松弛到其最有利的位置。计算中讨论了噻二唑四种结构异构体的18种成键模式，包括桥式成键和[2+2]/[4+2]环加成机制。通过总能量计算，确定了四种异构体在清洁硅表面上最稳定的成键构型。通过绘制总态密度（TDOS）和能带图研究了稳定表面的电子结构。电荷密度已被绘制，以确定出现在硅的基本带隙中的表面态的起源。最后，绘制了偏态密度（PDOS）图，以了解s轨道和p轨道的贡献。
First-principles DFT+GW study of oxygen vacancies in rutile TiO2
我们进行第一性原理计算的准粒子缺陷态，电荷跃迁能级，和形成能量的金红石型钛白中的氧空位。计算是在最近开发的DFT+GW的形式主义，包括必要的静电修正的超细胞带电缺陷。我们发现氧空位是一个负的U缺陷，其中U是缺陷电子的附加能。费米能级低于2.8 eV（相对于价带最大值）时，空位的+2电荷态最稳定，高于2.8 eV时，空位的中性电荷态最稳定。
Multiphase tin equation of state using density functional theory
我们进行密度泛函理论（DFT）计算的五个固相和液相的锡。计算包括冷曲线的五个固相，声子计算的准谐波近似在一定范围内的体积为每个固相，和基于DFT的分子动力学（DFT-MD）计算的液相。使用DFT的结果，我们构建了一个表格多相SEEST 2162锡，简称SEEST 2162状态方程。与实验数据进行比较，并显示出在等压数据，等温数据，冲击数据，相边界测量，包括测量的熔化曲线的协议水平很高。2162 EOS将用于流体力学模拟，其设计着眼于流体力学模拟，包括材料强度模型，并允许对相变动力学进行建模。
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