Resta-like preconditioning for self-consistent field iterations in the linearized augmented planewave method
自洽场循环中的收敛是密度泛函理论计算的主要计算瓶颈。在线性缀加平面波（LAPW）方法中，我们提出了一种类似于Resta的预处理方法，用于全势全电子计算，以平滑地收敛到自洽。我们在激发代码中实现了这个预处理器，并将其应用于两个半导体系统的MoS $_2$板和富P的GaP（100）表面以及金属系统Au（111），包含足够大的真空量。我们的计算表明，所实施的计划执行可靠，以及更有效地，无论系统的大小，抑制远程充电晃动。虽然这种预处理对于半导体系统的适用性更高，但对于金属的收敛性仅略微降低，因此仍然值得信赖。此外，混合算法与预条件显示了一个改进的Kerker预条件的研究半导体系统。
2022-05-23 cond-mat.mtrl-sci
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
Linearized force constants method for lattice dynamics in mixed semiconductors
本文根据第一性原理初步弛豫的原子结构，提出了一种计算混合半导体合金声子谱的简单而精确的方法，并对（Zn，Be）Se和（Ga，In）As固溶体进行了检验。该方法使用的观察，原子间的力常数，从头计算的一些微观配置中引用的系统，显示出明确的线性变化的主要（对角线）值的原子间的力常数与相应的键长。我们制定了简单的规则，如何恢复的力常数矩阵在其本地（键相关）坐标系的各个3 × 3的子块，以及如何将它们转换到一个全球（晶胞相关）坐标系。测试计算64个原子的超晶胞代表不同浓度的（Zn，Be）Se和（Ga，In）As表明，声子频率和组成的本征矢量是忠实地再现在一个线性化的力常数计算，相比真正的从头计算。
2007-09-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Accurate and efficient computation of the Kohn-Sham orbital kinetic energy density in the full-potential linearized augmented plane wave method
Kohn-Sham轨道动能密度$τ_σ(\vec{r}) = \sum_{i} w_{iσ} \big|\nabla ψ_{iσ}(\vec{r}) \big|^2$是用于构建由密度泛函理论使用的元广义梯度近似（meta-GGA）的一个基本量。提出了一种全位势线性缀加平面波方法的$τ_σ(\vec{r})$计算格式。我们的计划是高度准确和有效的，易于实现现有的计算机代码。为了说明它的性能，我们构造了Be，Ne，Mg，Ar，Ca，Zn，Kr，Cd原子的Becke-Johnson meta-GGA交换势，与原来的结果非常一致。对于散装固体，我们构建的trans-blaha修改的贝克-约翰逊势（mBJ），并确认其计算带隙的能力，与报告的不良收敛的mBJ势得到大幅改善。本计算方案的$τ_σ(\vec{r})$也应该是有价值的开发其他元GGA的FLAPW以及在类似的方法，利用原子中心的基础功能。
2015-01-07 cond-mat.mtrl-sci
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
Linear optical properties of solids within the full-potential linearized augmented planewave method
提出了一种全电子全势线性缀加平面波（LAPW）方法计算线性光学性质的方案。概述了在随机相位近似下推导介电张量的理论背景，以及对称性考虑和光学常数之间的关系。动量矩阵元素的LAPW基础上进行了详细的评估，以及带间和带内的贡献的介电张量。结果为金属铝和金，我们crosscheck我们的结果sumrules。我们发现，光谱可以是非常敏感的布里渊区采样。对于金，相对论效应对介电函数的影响进行了研究。结果表明，标量-相对论效应比自旋-轨道耦合效应重要得多。讨论了Kohn-Sham本征态用激发态表示的可能性。
2004-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles calculation of x-ray dichroic spectra within the full-potential linearized augmented planewave method: An implementation into the Wien2k code
X射线吸收及其对光偏振的依赖性是研究磁性材料的轨道和自旋矩及其相对于晶轴的取向的有力工具。在这里，我们提出了一个程序计算的二向色性光谱的第一性原理。我们已将左右圆偏振光的X射线吸收谱的计算实现到Wien 2k程序中。在这个软件包中，自旋密度泛函理论应用于一个全电子的计划，允许描述核心和价电子在同一个立足点。的矩阵元素，它定义的光的偏振和样品的磁化强度的光吸收截面的依赖性，计算内的偶极子近似。给出了CeFe_2的L_2，3和M_4，5边缘的结果，并与实验进行了比较。
2011-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Extension of the basis set of linearized augmented plane wave method (LAPW) by using supplemented tight binding basis functions
为了提高线性缀加平面波方法（LAPW）的计算精度，提出了一种新的方法，即在平面波基函数中加入两个原子径向分量，这两个原子径向分量对应于两个不同的电子带（或能量窗口），在两个不同的线性化能量下构造。我们证明，这种情况下可以减少到标准的治疗LAPW范式内，通常的基组是丰富的紧束缚型的基函数，它去零零导数在球边界。我们表明，该任务是密切相关的扩展核心状态，目前解决的问题，通过应用LAPW方法与本地轨道（LAPW+LO）。与LAPW+LO相比，该方法所需补充基函数的数目增加了一倍，为LAPW和LAPW+LO基函数的扩展开辟了新的途径. LAPW+LO处理中缺少的新的补充基函数的出现与经典LAPW方法中$\dot{u}_l-$分量的存在密切相关。我们讨论了附加的紧束缚基函数的性质，并应用扩展的基函数计算了镧（面心和体心结构）和镉的六方密排晶格的电子能带。我们表明，新的治疗方法给出了较低的总能量与规范LAPW和LAPW+LO相比，与中间和穷人的LAPW基组的能量差异更明显。
2015-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Phonons from Density-Functional Perturbation Theory using the All-Electron Full-Potential Linearized Augmented Plane-Wave Method FLEUR
本文提出在FLEUR软件包中基于全势线性化缀加平面波方法实现密度泛函微扰理论计算声子，通过Sternheimer方程处理线性响应并设置动力学矩阵，对多种固体的声子色散计算结果与实验及有限位移法高度吻合。
2023-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Multi-radius Soler-Williams Augmented Plane Waves (SAPWMR), Multi-Radius Soler-Williams Linearized Augmented Plane Waves (SLAPWMR) and extensions
本研究提出SAPWMR和SLAPWMR新型电子结构计算基组，通过可变MT半径减少高阶导数项需求，搭配可变半径局域轨道处理半芯态，还扩展了全势计算并提出DFT计算提速思路。
2024-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
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
ab initio Electronic Transport Model with Explicit Solution to the Linearized Boltzmann Transport Equation
精确的载流子输运模型对于描述半导体材料的电子性质是必不可少的。据我们所知，目前遵循玻尔兹曼输运方程（BTE）框架的模型要么严重依赖于实验数据（即，半经验的），或利用简化的假设，如常数弛豫时间近似（BTE-cRTA）。虽然这些模型在某些情况下提供了有价值的物理见解和准确的输运特性计算，但它们往往缺乏足够的准确性-特别是在捕捉温度和载流子浓度的正确趋势方面。本文提出了一个计算n型半导体低场电漂移迁移率和Seebeck系数的通用输运模型，该模型明确考虑了所有相关的物理现象（即弹性和非弹性散射机制）。我们首先重写的弹性散射机制的速率的表达式，在从头算性质，如能带结构，态密度，和极性光学声子频率。然后，我们求解线性BTE以获得电子分布的扰动-由主导散射机制引起-并使用此来计算整体迁移率和塞贝克系数。利用我们的模型，我们精确地计算了化合物n型半导体，GaAs和InN，在不同的温度和载流子浓度范围内的电输运性质。与GaAs和InN的实验测量相比，我们的完全预测模型提供了高精度，并且大大优于半经验模型和BTE-cRTA。因此，我们断言，这种方法是迈向完全从头载流子输运模型，在所有化合物半导体是有效的第一步。
2015-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Semiconductor-like Optical Properties Unveiled by Modeling of Short-Period Aluminum Oxide-Copper Multi-Layered Nanocomposites Deposited by Sputtering Atomic Layer Augmented Deposition (SALAD)
本研究通过传输矩阵和色散方法建模分析SALAD制备的300对AlOx-Cu多层纳米复合材料，发现其异常光谱反射率预示着类半导体行为，表明该方法可生成新型金属-介电基半导体。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Accurate projected augmented wave (PAW) datasets for rare-earth elements (RE=La-Lu)
我们提供了精确的投影增广波（PAW）数据集的稀土（RE）元素与一些建议的哈伯德U值允许有效的平面波计算。固态测试生成的数据集进行稀土氮化物。通过态密度（DOS）和状态方程（EoS）的比较，生成的数据集显示出与高精度全电子全势线性增广平面波加局域轨道（FLAPW+LO）计算相当的优异结果。Hubbard U值的三价稀土离子的确定根据混合功能的计算。我们相信，这些新的开源PAW数据集将允许对稀土材料进行进一步的研究。
2014-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of Diluted Magnetic Semiconductors $Ga_{1-x}Mn_{x}N$ and $Ga_{1-x}Cr_{x}N$
采用全电子线性缀加平面波方法（LAPW）对Mn和Cr的不同组态进行了稀磁半导体$Ga_{1-x}Mn_{x}N$和$Ga_{1-x}Cr_{x}N$与$x=0.0625, 0.125$的研究。我们研究了纤锌矿GAN结构中杂质的四种可能构型，以预测32原子超晶胞中能量最有利的结构，并得出结论，近邻构型具有最低的能量。我们还分析了杂质原子的铁磁和反铁磁组态。态密度和能带结构表明所有体系均为半金属态。还估算了上述系统的$T_c$。
2006-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Orbital ordering in the two-dimensional ferromagnetic semiconductor Rb_2CrCl_4
本文给出了二维铁磁体Rb_2CrCl_4的电子结构计算结果。它们是用基于密度泛函理论和局域密度近似的增广球面波方法得到的。与实验数据一致，发现Rb_2CrCl_4是半导体的，并显示出局域化的Cr 3d磁矩的长程铁磁有序。磁性几乎不受Jahn-Teller不稳定性引起的结构变化的影响，Jahn-Teller不稳定性导致母体中心的四相K_2NiF_4结构转变为侧心的正交晶格。与此相反，我们的计算给出了证据的光学带隙相应的结构变化的强烈响应。
2005-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure induced metallization of Cu3N
采用精确的全势密度泛函理论和线性缀加平面波方法研究了高压下Cu 3 N的电子性质和可能的相变.反钙钛矿结构的Cu3N是一种在常压下具有小的间接带隙的半导体。带隙随着压力的增加而变窄，并且半导电反ReO3结构在约8.0 GPa的压力下经历半导体到半金属的转变。在较高的压力下，随后的半金属到金属的转变可以发生在15GPa以上，从反ReO 3到Cu3Au结构的结构转变。
2005-04-18 cond-mat.mtrl-sci
The role of metallic impurities in oxide semiconductors: first-principles calculations and PAC experiments
我们报告从头比较研究的电场梯度张量（EFG）和结构弛豫引入受体（Cd）和供体（Ta）杂质时，他们取代阳离子在一系列的二元氧化物：TiO 2，SnO 2，和In 2 O 3。计算是用全势线性增广平面波方法进行的，该方法使我们能够以完全自洽的方式处理电子结构和原子弛豫。我们考虑了每个杂质的不同电荷状态，并研究了这些电荷状态对电子性质和结构弛豫的依赖性。我们的结果与来自PAC实验和以前的计算的可用数据进行了比较，使我们能够获得关于金属杂质在氧化物半导体中所起作用的新见解。从我们的结果可以清楚地看出，简单的模型不能描述所测量的EFG在氧化物中的杂质，甚至近似。
2008-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Accurate first principles detailed balance determination of Auger recombination and impact ionization rates in semiconductors
预测俄歇复合寿命在半导体中的技术上的重要问题是通过一个完全的第一原理形式主义。计算采用了基于屏蔽交换局域密度近似的全势线性缀加平面波（FLAPW）程序提供的高精度能带和波函数。少数载流子俄歇寿命由两种密切相关的方法确定：\emph{i}）在费米黄金法则内对俄歇速率的直接评估，以及\emph{ii}）在统一框架中基于结合俄歇复合及其逆过程碰撞电离的细致平衡公式的间接评估。用直接法和间接法测定的载流子寿命计算值与GaAs和InGaAs的实测值的一致性表明，对于$n$掺杂的GaAs，\emph{i}）和\emph{ii} %）之间具有很好的一致性.这证明了俄歇寿命的计算形式主义的有效性和准确性，并表明可能用于材料性能优化的新的敏感工具。
2002-08-30 cond-mat.mtrl-sci
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
The electronic structure of the antiferromagnetic semiconductor MnSb_2S_4
采用密度泛函理论（DFT）的局域自旋密度近似（LSDA）从头计算方法，研究了正交晶系（oP28）和单斜晶系（mC28）MnSb2S4的电子能带结构.使用增广球面波（ASW）的方法，考虑到铁磁，铁磁，亚铁磁和反铁磁模型排序的电子特性和化学键的分析。与实验结果相一致，这两种MnSb_2S_4变体都是反铁磁的。虽然单斜多晶型物的实验带隙没有得到，但正交MnSb_2S_4的计算带隙与实验带隙接近。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
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
All-electron GW calculation based on the LAPW method: application to wurtzite ZnO
我们提出了一个新的，全电子的GW近似的实现，并将其应用到纤锌矿氧化锌。在局域密度近似（LDA）中通过全势线性化增广平面波（LAPW）或线性化Muffin-tin-Orbital（LMTO）方法计算的本征函数为生成格林函数G和屏蔽库仑相互作用W提供输入。一个混合的基础是用于扩展W，由平面波在填隙区域和增广波函数产品在增广球区域。的介电函数的频率依赖性的计算内的随机相位近似（RPA），没有等离子体激元极近似。Zn 3d轨道被视为LDA内的价态;核和价态都包括在自能计算中。计算的带隙比实验小约1 eV，与先前报道的GW结果相反。自能修正是轨道相关的，并且相对于LDA将深O 2s和Zn 3d能级压低约1 eV。d能级的移动更接近实验，但移动的大小被低估，这表明RPA覆盖了局域态。
2002-02-19 cond-mat.mtrl-sci
ELECTRONIC STRUCTURE OF FeSi
对FeSi的两种组分（Fe K β 5，Fe L α，Si K β 1，3和Si L2，3）进行了包括X射线光电子价带谱和软X射线发射价带谱在内的一整套高能谱测量，并与用线性Muffintin轨道方法和线性缀加平面波方法进行的从头算能带结构计算结果进行了比较。
1995-05-11 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Excitonic effect on two-photon absorption of two-dimensional semiconductors: Theory and applications to MoS2 and WS2 monolayers
基于Bethe-Salpeter方程本征态，提出了计算半导体双光子吸收系数的第一性原理多体方法。我们应用这种形式主义计算的TPA光谱的二硫化钼和WS 2单分子膜。全电子全势线性化增广平面波基函数用于求解Bethe-Salpeter方程。计算的光谱与现有的WS 2单分子膜的实验结果吻合得很好。计算的TPA光谱表现出显着的激子效应相比，那些基于独立粒子近似。通过对态求和过程的追踪，揭示了MoS_2和WS_2单分子膜TPA激子跃迁的物理起源。结果表明，自旋轨道耦合效应导致了特征双峰，其间距为半自旋轨道分裂能。这些双峰主要来源于K点附近的跃迁。
2020-01-12 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
Comparison between exact and semilocal exchange potentials: An all-electron study for solids
通过求解优化有效势（OEP）方程得到的精确交换势（ESX）与一组选定固体（C、Si、BN、MgO、Cu $_{2}$ O和NiO）的各种近似半局部交换势进行了比较。这是在线性化增广平面波方法的框架内完成的，该方法允许固体中电子结构问题的非常精确的全电子解决方案。为了评估半局域势近似EXX-OEP的能力，我们考虑了EXX总能量、电子结构、电场梯度和磁矩。还报道了一种尝试参数化的半局部交换潜力。
2015-01-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
All-electron self-consistent GW in the Matsubara-time domain: implementation and benchmarks of semiconductors and insulators
GW近似是改进在密度泛函理论内计算的电子结构预测的众所周知的方法。在这项工作中，我们已经实现了一个计算效率高的GW方法，计算中心属性的松原时域内使用的修改版本的麋鹿，全电位线性增强平面波（FP-LAPW）包。连续极点展开（CPE），最近提出的解析连续方法，已被纳入和广泛使用的帕德近似。全晶体对称性已被用于计算加速。我们已经将我们的方法应用于18个充分研究的半导体/绝缘体，这些半导体/绝缘体覆盖了在单发G 0 W 0，部分自洽GW 0和完全自洽GW（scGW）水平下计算的各种带隙。我们的计算结果表明，G 0 W 0导致的带隙，以及同意与实验的情况下，简单的s-p电子系统，而scGW是必要的，以改善在3-d电子系统的带隙。此外，GW 0几乎总是预测比scGW更大的带隙值，这可能是由于对屏蔽效应的实质性低估。CPE方法和Pade近似导致类似的带隙，除了钛酸锶的大多数系统，建议进一步调查到后者的近似是必要的强关联系统。我们计算的带隙作为重要的基准松原时间GW方法的准确性。
2016-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Band structure of LaB6 by an algorithm for filtering reconstructed electron-positron momentum densities
提出了一种新的三维重建密度滤波方法。该算法进行了测试与模拟光谱，并用于研究稀土化合物LaB 6的电子结构。对于该系统，从理论和实验的电子正电子湮没辐射（2D ACAR）谱的二维角关联重建动量密度。实验结果与用局域密度近似（LDA）下的全势线性化增广平面波（FLAPW）方法计算的能带结构一致，除了在第15带发现了小的电子袋.与电子-正电子增强效应不同，电子-电子关联效应对动量密度的影响是显著的。
2004-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The underestimation of high pressure in DFT+$U$ simulation for the wide range cold-pressure of lanthanide metals
密度泛函理论加$U$（DFT+ $U$）是模拟强关联材料冷压性质的最有效的第一性原理方法之一。然而，DFT+ $U$在超高压下的适用性研究还不够充分，特别是在广泛使用的增广格式[如投影增广波（PAW）和线性增广平面波（LAPW）]中。本文系统地研究了镧系金属在几百GPa压力下等离子体波和等离子体波的DFT+ $U$的性能。我们发现，在PAW中的DFT+ $U$模拟表现出在高压下的力的非物理低估。通过细致的分析和与局域轨道无关的杂化泛函结果的比较，我们证明了这种非物理行为与高压下PAW中局域轨道重叠引起的局域密度矩阵的归一化问题有关。此外，我们还观察到在高压下重镧系元素（Tm，Yb和Lu）的DFT+ $U$中的力相对于不考虑局域轨道重叠影响的DFT结果有轻微的软化，这可能与高压下相关修正方法中成键效应的增强有关.我们的工作揭示了DFT+ $U$模拟中对高压的低估，分析了这种异常行为的两个来源，并提出了它们的机制。最重要的是，我们的研究突出了DFT+ $U$的高压模拟在基于PAW框架的VASP软件包的故障。
2022-04-29 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
Optical properties of bulk semiconductors and graphene/boron-nitride: The Bethe-Salpeter equation with derivative discontinuity-corrected DFT energies
提出了一种有效的实现Bethe-Salpeter方程（BSE）的材料的光学性质的投影增广波方法GPAW。单粒子能量和波函数从GLLBSC功能，其中明确包括衍生物的不连续性，是计算成本低廉，并产生良好的基本差距。电子-空穴相互作用包括通过BSE使用的静态屏蔽的相互作用在随机相位近似评估。对于一组有代表性的半导体和绝缘体，我们发现很好的协议与实验的介电函数，吸收的发病，和最低的激子功能。对于石墨烯和六方氮化硼（h-BN）的二维系统，我们发现与以前的多体计算很好的协议。对于石墨烯/h-BN界面，我们发现，h-BN层的基本和光学带隙分别减少了2.0 eV和0.7 eV，相比独立的h-BN。这种减少是由于图像电荷屏蔽，其在GLLBSC计算中显示为导数不连续性的减少（消失）。
2012-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The wavefunction reconstruction effects in calculation of DM-induced electronic transition in semiconductor targets
亚GeV暗物质（DM）在半导体中的电子激发物理在标准平面波（PW）和赝势计算框架下得到了广泛的讨论。在本文中，我们研究了全电子（AE）重建的DM诱导的电子跃迁事件率估计的含义。作为一个基准研究，我们首先计算的波函数在硅和锗块体晶体的基础上的AE和伪（PS）计划内的投影增广波（PAW）的框架，然后从这两种方法得到的计算激发事件率之间的比较。事实证明，在动力学允许大动量转移的过程中，两个计算的事件速率可以相差几倍。这种差异被发现源于PS计划中忽略的高动量分量。因此，这意味着从AE波函数的核心区域的校正是必要的DM诱导的半导体中的跃迁事件率的准确估计。
2019-04-08 cond-mat.mtrl-sci hep-ph
First-principles study of electronic band structure and elastic properties of superconducting nanolaminate Ti2InC
采用全势线性缀加平面波方法和交换关联势的广义梯度近似（FLAPW-GGA）计算了新发现的超导纳米叠层Ti 2 InC的电子和弹性性质.讨论了能带结构、态密度和费米面特征。优化的晶格参数，独立的弹性常数，体积和剪切模量，压缩性进行了评估和讨论。首次对多晶Ti_2InC陶瓷的弹性参数进行了数值估算。
2008-11-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Exploring positron characteristics utilizing two new positron-electron correlation schemes based on three electronic-structure calculation methods
本文对正电子-电子关联的一种新的局域密度近似形式作了梯度修正。在此基础上，分别采用全势线性缀加平面波（FLAPW）加局域轨道方法、原子叠加（ATOW）方法和投影缀加波（PAW）方法计算了正电子的寿命和亲合势.使用FLAPW和ATPW方法计算的寿命之间的差异被清楚地解释在正电子和电子转移的观点。我们进一步发现，实施良好的PAW方法可以在正电子寿命和亲和力方面与FLAPW方法近乎完美地一致，并且在最佳计算范围内，ATSUP方法与FLAPW/PAW方法的竞争力有所降低。通过与实验数据的比较，证明了新引入的梯度修正关联形式对于正电子寿命和亲合势的计算是有竞争力的。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Zero-point Renormalization of the Band Gap of Semiconductors and Insulators Using the PAW Method
我们使用投影缀加波（PAW）方法计算了28种固体的电子-声子相互作用引起的零点重整化（ZPR）。计算包括金刚石、许多锌半导体、岩盐和纤锌矿氧化物，以及硅酸盐和二氧化钛。特别注意包括远程静电相互作用通过一个广义的Fröhlich模型，如物理评论快报中所讨论的。115，176401（2015）和Phys.Rev.B92，054307（2015）。数据进行比较，最近的计算，npj计算材料6，167（2020），一般非常好的协议被发现。我们详细讨论了PAW方法内的电子-声子矩阵元素的评估。我们表明，两个不同的版本，可以得到取决于原子导数时。如果在对离子位置取导数之前应用PAW变换，则得到与赝势码中常规使用的方程类似的方程。如果在求导之后使用PAW变换，则在很大程度上保持了全势精神。我们表明，这两种变体产生非常相似的ZPR选定的材料时，采用刚性离子近似。然而，在实践中，我们发现伪版本收敛更快的数量包括未占用的状态。
2022-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of and Quantum size effect in III-V and II-VI semiconducting nanocrystals using a realistic tight binding approach
我们分析了全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法中获得的III-V族半导体的电子结构，并得出了一个现实的和最小的紧束缚模型，参数化，以提供价带和导带的准确描述。它示出的阳离子sp3 -阴离子sp3 d5的基础上，随着下一个最近邻模型的跳跃相互作用是足以描述这些系统的电子结构在很宽的能量范围内，避免使用任何虚构的s* 轨道，以前采用。为了提高参数值的可靠性，还对II-VI族半导体进行了类似的分析，与以前的方法相比，使用更准确的FP-LAPW方法。使用这些参数，我们计算的电子结构的III-V和II-VI纳米晶体在真实空间中的尺寸范围高达约7 nm的直径，建立一个定量准确的描述的带隙变化的各种纳米晶体的尺寸与现有的实验结果从文献中比较。
2005-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Real-space electronic-structure calculations with full-potential all-electron precision for transition-metals
我们已经开发了一个有效的计算方案，利用实空间有限差分形式主义和投影增强波（PAW）方法进行精确的第一性原理电子结构模拟的基础上，密度泛函理论的系统包含过渡金属与适度的计算工作。通过结合节省时间的双重网格技术和傅立叶滤波程序的赝势投影仪的优点，我们可以克服蛋盒效应的计算，即使是第一行元素和过渡金属，这是一个问题的实空间有限差分形式。为了证明本方案在精度和适用性方面的潜在能力，我们进行了模拟以检查过渡金属的不同体相之间的几种体性质和结构能量差异，并与平面波等离子体波方法和全电子全势线性缀加平面波方法等第一性原理方法的计算结果进行了比较，FLAPW）方法。
2010-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Simple way to apply nonlocal van der Waals functionals within all-electron methods
提出了一种基于快速傅立叶变换的方法。Román-Pérez和J.M. Soler [Phys. Rev. Lett. 103，096102（2009）]，其允许非局部范德华（vdW）泛函的计算上快速的实现，已经显著地有助于使vdW泛函在固态物理中流行。然而，罗曼-佩雷兹-索勒方法依赖于电子密度的平面波展开;因此它不能很容易地应用于所有电子密度，因为精确的展开需要大量的平面波。在这项工作中，我们提出的晶格常数和结合能的固体，通过应用平滑程序与线性增广平面波方法计算的全电子密度得到的结果。平滑过程的优点是非常简单的实现，基集独立，并允许计算的潜力。它也表明，结果符合得很好，从文献中得到的投影缀加波方法。
2017-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Efficient calculation of phonon dynamics through a low-rank solution of the Boltzmann equation
本研究提出了一种基于声子碰撞矩阵谱性质的线性化 Peierls-Boltzmann 方程低秩表示方法，将声子动力学预测加速超百万倍，准确预测了金刚石同位素富集对第二声的放大，实现了对半导体中波状热流条件的快速准确发现。
2025-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Energy Window Augmented Plane Waves Approach to Density Functional Theory
本文提出了一种用于密度泛函理论电子结构计算的新基组生成方法EWAPW，通过在MT球内按能量窗口求解球面平均KS哈密顿量来增广基组，使基组大小与APW相当但径向波函数数量更多。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
All-electron full-potential implementation of real-time TDDFT in exciting
线性化增广平面波与局域轨道（LAPW+lo）相结合，可以说是最精确的基组来表示科恩-沙姆状态。当采用实时时间相关的密度泛函理论（RT-TDDFT），他们承诺最终的精度达到探索电子激发的演变。在这项工作中，我们提出了一个实现的RT-TDDFT在全电位LAPW+lo代码激励。我们对我们的结果进行基准测试，通过线性响应TDDFT与兴奋和RT-TDDFT计算与章鱼代码，找到一个令人满意的协议水平。为了说明我们的实现可能的应用程序，我们选择了三个例子：在MoS $_2$中的激光脉冲引起的激发的动态行为，在硅中的三次谐波产生，和在金刚石中的泵浦探测实验。
2021-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Theory of inelastic multiphonon scattering and carrier capture by defects in semiconductors. Application to capture cross sections
非弹性散射和半导体缺陷俘获载流子是热电子介导功率器件退化的主要原因，阻碍了功率器件的商业化发展。同时，载流子捕获是太阳能电池和发光二极管性能的主要问题。然而，缺陷的非辐射非弹性散射理论是不存在的，而缺陷俘获载流子的理论有着漫长而艰难的历史。在这里，我们报告的建设一个全面的非弹性散射理论的缺陷，载流子捕获是一个特殊的情况。我们区分在热平衡条件下的捕获和在非平衡条件下的捕获，例如，在热平衡的情况下，俘获由一个非绝热扰动哈密顿量介导，这个哈密顿量最初由Huang和Rhys以及Kubo确定，它等于线性电子-声子耦合到一阶。在非平衡的情况下，我们表明，主要的捕获机制是在Born-Oppenheimer近似，耦合到缺陷电位诱导Franck-Condon电子跃迁，其次是多声子耗散的过渡能量，而非绝热项是次要的。我们报告的密度泛函理论计算的捕获截面的原型缺陷使用投影仪增强波，使我们能够采用全电子波函数。我们采用蒙特卡罗方法对多声子组态进行了抽样，得到了收敛的结果。理论和结果代表了一个基础，在此基础上建立工程级模型的热电子退化的功率器件和太阳能电池和发光二极管的性能。
2015-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and elastic properties of new nitrogen-containing perovskite-like superconductor ZnNNi3
采用全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法和交换关联势的广义梯度近似（GGA）方法研究了新合成的含氮类钙钛矿超导体ZnNNi3的结构、弹性和电子性质.优化的晶格参数，独立的弹性常数（C11，C12和C44），体积模量B，压缩比贝塔，和剪切模量G的评估。通过与ZnCNi3和MgCNi3的比较，得到了该反钙钛矿晶体的能带结构、总的和位置投影的l-分解态、费米面形状、索末菲系数和泡利顺磁磁化率
2008-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Influence of tetragonal distortion on the topological electronic structure of the half-Heusler compound LaPtBi from first principles
在密度泛函理论的框架下，采用全势线性缀加平面和局域自旋密度近似方法，研究了四方畸变半Heuselr化合物LaPtBi在C1b结构下的电子结构.计算结果表明，无论是面内压应变还是面内拉应变，都可以对能带结构和费米能级进行调谐。一个大的散装带隙为0.3 eV，可以通过在LaPtBi中施加压缩的板内应变与松弛体积的单元电池的假设诱导。研究结果对利用应变工程技术在半Heusler化合物中实现拓扑绝缘体具有指导意义。
2011-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Multi-property directed generative design of inorganic materials through Wyckoff-augmented transfer learning
针对无机材料属性定向生成设计面临的功能数据稀缺与多目标优化难题，提出基于Wyckoff位置数据增强和迁移学习的多属性定向生成框架，可生成满足多种目标性能的稳定半导体，推动无机材料生成设计发展。
2025-03-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
