Beyond skyrmions: Review and perspectives of alternative magnetic quasiparticles
自十年前发现以来，磁性Skyrmion吸引了巨大的研究兴趣。这些纳米涡旋的非平凡的实空间拓扑结构导致了根本上有趣的和技术相关的后果-纹理的skyrmion霍尔效应和电子的拓扑霍尔效应。此外，它赋予Skyrmion在铁磁环境中的巨大稳定性，即使在小尺寸下，也使Skyrmion渴望成为未来的信息载体。尽管如此，在自旋电子器件中利用skyrmions还没有实现，除其他原因外，由于其电流驱动运动的缺点。在这篇综述中，我们提出了最近的趋势，在该领域的拓扑自旋纹理超越skyrmions。这些天体中的大多数可以被认为是多个亚粒子的组合，例如双聚子，或在不同磁性环境中的类似物，例如反铁磁skyrmion，以及三维概括，例如hopfions。我们分类的替代磁性准粒子-其中一些实验观察到的，其他的理论预测-并提出最相关的和吉祥的优势，这一新兴领域。
2020-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fully relativistic $GW$/Bethe-Salpeter calculations in BerkeleyGW: implementation, symmetries, benchmarking, and performance
计算具有自旋-轨道耦合的材料的$GW$准粒子能带结构和Bethe-Salpeter方程（BSE）吸收谱通常通过将$GW$校正和自旋-轨道耦合处理为对密度泛函理论的单独微扰来完成。然而，精确处理具有强自旋轨道耦合的材料通常需要使用Kohn-Sham方程和$GW$ /BSE中的旋量波函数的完全相对论方法。这种计算只是最近才变得可用，特别是对于BSE。我们已经实现了这种方法在平面波赝势$GW$ /BSE代码BerkeleyGW，这是高度并行化，广泛应用于电子结构社区。我们提出了参考结果的准粒子能带结构和光学吸收光谱的固体具有不同的自旋轨道耦合强度，包括Si，Ge，GaAs，GaSb，CdSe，Au和Bi $_2$ Se $_3$。这些系统的计算准粒子带隙被发现同意与实验在几十毫电子伏。用完全相对论性的$GW$ -BSE方法计算了GaSb的吸收谱，发现了吸收谱中存在较大的自旋轨道分裂。对于Bi $_2$ Se $_3$，我们发现一个剧烈的变化，在低能量的能带结构相比，DFT，与完全相对论处理的$GW$近似正确捕获的抛物线性质的价带和导带后，包括非对角自能矩阵元素。我们提出了详细的方法，旋量的空间对称性的方法，与其他代码的比较，和性能相比，spinless $GW$ /BSE计算和微扰的方法SOC。这项工作的目的是刺激旋量$GW$ /BSE方法在激发态研究软件的进一步发展。
2022-06-02 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
Assessing the $G_0W_0Γ^{(1)}_0$ approach: Beyond $G_0W_0$ with Hedin's full second-order self-energy contribution
我们提出了一个准粒子能量计算的自能方法，通过增加完整的二阶自能（FSOS- $W$）的贡献，超越了Hedin的$GW$近似。FSOS-$W$图包含两条屏蔽库仑相互作用（$W$）线，将FSOS-$W$加到$GW$自能上可以解释为对$GW$的一阶顶点修正（$GWΓ^{(1)}$）.我们的$W$实现是基于分辨率的身份技术，并表现出更好的比$O(N^5)$缩放与系统大小的小到中等大小的分子。然后，我们提出了一次性$GWΓ^{(1)}$（$G_0W_0Γ^{(1)}_0$）基准的$GW$ 100测试集和一组24受体分子。对于半局域或混合密度泛函理论的起点，$G_0W_0Γ^{(1)}_0$系统优于$G_0W_0$的第一垂直电离势（VIP）和电子亲合势（vEA）的两个测试集。最后，我们证明了一个静态的FSOS- $W$自能显着低估准粒子的能量。
2021-05-16 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
Beyond Dirac and Weyl fermions: Unconventional quasiparticles in conventional crystals
在量子场论中，我们知道费米子有三种：马约拉纳、外尔和狄拉克。在这里，我们表明，在固态系统中，这种分类是不完整的，并找到几个其他类型的晶体的保护自由费米子激发。我们详尽地分类线性和二次的3，6和8带交叉稳定的空间群对称性在固态系统的自旋轨道耦合和时间反演对称性。出现了几种不同类型的费米子，根据它们在高对称点、线和表面上的简并性来区分。这些费米子的一些值得注意的结果是在非外尔系统中存在费米弧和狄拉克线。从头计算确定了一些材料，实现这些外来费米子接近费米能级。
2016-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Re-examination of half-metallic ferromagnetism for doped LaMnO3 in quasiparticle self-consistent $GW$ method
我们应用准粒子自洽$GW$（\qsgw）方法对立方虚晶合金La $_{1-x}$ Ba $_x$ MnO $_3$ %（LBMO）作为巨磁阻钙钛矿锰氧化物的理论代表。在\qsgw \预测它作为一个全极化的半金属铁磁体的$x$和晶格常数的宽范围。计算的态密度和介电函数与实验结果一致。与此相反，计算的自旋波的能量与实验相比非常低。这既不受菱面体变形的影响，也不受\qsgw方法中固有缺陷的影响。因此，我们最后得到一个猜想，即与扬-特勒畸变有关的声子与自旋波的杂化应该比人们迄今所认为的更强。
2009-05-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Joint Approximate Diagonalization approach to Quasiparticle Self-Consistent $GW$ calculations
Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG-MEM-L_Sim（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能和替代能源委员会）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，尼尔研究所）
本文提出基于一阶GW格林函数联合近似对角化的方法，实现无需对自能进行对称化静态近似的新GW计算方案，实验结果与传统qsGW方法一致且更接近CCSD(T)参考值。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Combined sub-sampling and analytical integration for efficient large-scale $GW$ calculations for 2D systems
由于收敛问题和计算成本相对于系统大小的不利缩放，复杂材料的准粒子性质的准确和有效的预测仍然是一个主要的挑战。二维材料的准粒子$GW$计算特别困难。二维材料的介电屏蔽和电子自能的不寻常的分析行为使得传统的布里渊区（BZ）积分方法相当低效，并且需要非常密集的$k$网格来正确地收敛计算的准粒子能量。在这项工作中，我们提出了一种结合非均匀子采样和解析积分方法，可以大大提高效率的BZ积分在二维$GW$计算。我们的工作是区别于以前的工作，而不是专注于复杂的介电矩阵或屏蔽库仑相互作用矩阵，我们利用的卷积自能$Σ(\mathbf{q})$在小$\mathbf{q}$限制的各种条款的分析行为。该方法与我们最近开发的另一种加速$GW$方法相结合，可以大大加快（超过三个数量级）二维材料的$GW$计算。我们的方法允许完全收敛的$GW$计算复杂的2D系统的计算成本的一小部分，促进未来的高通量筛选的准粒子性质的2D半导体的各种应用。为了证明我们的新方法的能力和性能，我们已经进行了完全收敛的$GW$计算单层C $_2$ N，最近发现的二维材料与一个大的单位细胞，并详细研究其准粒子能带结构。
2020-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Realizing Quantitative Quasiparticle Modeling of Skyrmion Dynamics in Arbitrary Potentials
本文通过确定关键校准参数，在实验相关大尺度上实现了斯格明子动力学的定量Thiele模拟，并利用超低电流密度力矩分离直接推断总力，从而在Lifson-Jackson框架下定量研究任意势场中的扩散行为。
2025-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Quasiparticle self-consistent GW calculation of Sr$_2$RuO$_4$ and SrRuO$_3$:
利用准粒子自洽$GW$方法，我们重新研究了Sr $_2$ RuO $_4$和SrRuO $_3$的电子结构.我们的计算表明，超越传统的LDA（局域密度近似）和GGA（广义梯度近似）的相关效应是合理的，以及捕获的QS $GW$自能没有任何{ \it ad hoc}参数或任何模糊的双重计数和下折叠的问题。虽然没有观察到谱权转移到较低和较高的Hubbard带，但获得了明显的带宽减小和有效质量增强。在电子结构中的重要功能，在过去的几十年中，如在周围的$-3$电子伏特的光电子能谱在Sr $_2$ RuO $_4$和SrRuO $_3$的半金属度进行了讨论，在我们的QS $GW$的结果，并与以前的研究进行比较。QS $GW$作为第一性原理计算方法，描述了适度相关的4 $d$过渡金属氧化物，以及它的局限性，突出了有前途的方面。
2016-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Towards Fully Converged GW Calculations for Large Systems
虽然GW近似被认为是预测材料激发态性质的最准确的理论之一，但将传统的GW计算按比例放大到大型系统仍然是一个重大挑战。我们提出了一种功能强大且易于实现的方法，可以大大加快大型系统的完全融合GW计算。我们证明了这种新方法的性能通过计算MgO超晶胞的准粒子带隙。对一个含256个原子（1024个速度电子）的系统，在数值误差为$\pm 0.03$ eV的情况下，获得了近两个数量级的加速因子.
2016-01-25 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A Finite-field Approach for $GW$ Calculations Beyond the Random Phase Approximation
我们描述了一个有限场的方法来计算密度响应函数，它允许有效的$G_0W_0$和$G_0W_0Γ_0$计算超出随机相位近似。该方法是很容易适用于密度泛函计算与杂化泛函。我们提出的结果的分子和固体的电子性质，我们讨论了一个一般的计划，以克服缓慢收敛的准粒子能量从$G_0W_0Γ_0$计算，作为一个功能的基组用于代表的介电矩阵。
2018-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Why does the $GW$ approximation give accurate quasiparticle energies? The cancellation of vertex corrections quantified
本研究针对$GW$近似准粒子能量计算准确性的成因，通过多种非局域顶点修正方法验证了Hedin方程中两顶点的抵消效应，证实其一致性对电子性质计算的关键作用，并推断结论适用于扩展体系。
2024-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
