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
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
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
The Projector Augmented-wave Method
本文的目的是给一个独立的描述的基本理论的投影仪扩增波（PAW）的方法，以及大多数的细节需要使该方法在实践中工作。这两个主题在前两节中介绍，而最后一节则专门介绍如何在从密度泛函理论（DFT）计算中提取非标准量时应用PAW变换的示例。
2009-10-12 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
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
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
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
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
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
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
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
Localized atomic basis set in the projector augmented wave method
我们提出了一个实施的局域原子轨道基组的投影增广波（PAW）形式主义内的密度泛函理论（DFT）。实空间GPAW代码中的实现为精确但计算要求更高的网格表示提供了补充基集。在两种表示之间无缝切换的可能性意味着可以在计算结束时通过切换到网格来微调采用局部基的模拟，从而结合两种表示的强度以获得最佳性能。通过计算各种分子和固体的原子化能和平衡体积性质，并与网格结果进行比较，验证了该方法的有效性。最后，它演示了如何网格质量的结构优化可以进行显着减少计算工作量之间的网格和基础表示切换。
2013-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Spin and orbital magnetic response in metals: susceptibility and NMR shifts
提出了一种基于DFT的方法，该方法允许计算具有周期性边界条件的金属化合物的全电子NMR位移。金属中的NMR位移测量两种相互竞争的物理现象。电子与所施加的磁场相互作用（i）作为磁偶极子（或自旋），导致奈特位移，（ii）作为移动的电荷，导致化学（或轨道）位移。后者是通过扩展到金属的规范不变投影增强波（GIPAW）开发的绝缘体。前者用电子自旋极化与原子核偶极之间的超精细相互作用来模拟。NMR位移相对于参考化合物的计算屏蔽，产生完全从头计算的数量是直接可比的实验。通过比较相互作用和非相互作用的均匀气体的磁化率与已知的分析结果，并通过比较计算的简单金属的NMR位移与实验的方法进行验证。
2007-07-10 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
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
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
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
Accurate hyperfine couplings for C59N
我们确定了现有的从头计算量子化学计算的超精细耦合在最近的特点氮杂富勒烯，C59 N的缺点。在全电子计算的背景下，标准高斯基组不足以分辨原子核附近的自旋密度。使用投影仪增强波方法上实现的一个标准的赝势平面-波密度-功能框架，我们计算更准确的值费米接触相互作用。
2002-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic response of carbon nanotubes from ab initio calculations
我们提出{ \it从头计算}的磁化率和$^{13}$ C化学位移的碳纳米管，孤立和束。这些计算是使用最近提出的规范，包括投影仪增广波的方法在周期性绝缘系统的磁响应的计算。我们专注于半导体锯齿形纳米管的直径范围从0.6到1.6 nm。磁化率和各向同性位移都表现出与管的直径（D）和手性的依赖性（尽管这种依赖性对于磁化率更强）。各向同性位移的行为渐近为$α/D + 116.0$，其中$α$是每个纳米管族的不同常数。对于约1.2 nm的管直径，通常在实验样品中发现的值，我们的结果与实验非常吻合。此外，我们还计算了双壁管的化学位移。我们发现，由于外管的影响，对应于内管原子的各向同性线的抗磁位移。这种变化与最近的实验结果非常吻合，并且可以很容易地用外管中的退磁电流来解释。
2005-10-07 cond-mat.mtrl-sci
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
A First Principles Theory of Nuclear Magnetic Resonance J-Coupling in solid-state systems
本文提出了一种从第一性原理计算扩展体系中NMR J-耦合常数的方法。它是基于密度泛函理论，并制定了平面波赝势框架内。利用投影缀加波方法恢复了全电子性质。该方法通过与现有的溶液态体系的量子化学计算和实验数据的比较进行了验证。该方法已被应用于验证测量J-耦合在硅磷酸盐结构，Si 5 O（PO 4）6
2007-08-27 cond-mat.mtrl-sci
On the question of ferromagnetism in alkali metal thin films
采用局域自旋密度近似（LSDA）和PW91广义梯度近似（GGA），在密度泛函理论（DFT）的平面波投影缀加波（PAW）方法中计算了K和Cs的$(100)$薄膜的电子和磁性结构.只有一个6层Cs膜被发现具有铁磁（FM）状态，这是简并与顺磁（PM）状态在这些计算的准确性。这与有限厚度均匀凝胶模型（UJM）的结果不同。这些结果的实验上的过渡金属掺杂的碱金属薄膜和散装主机的影响进行了讨论。
2007-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of cubic ScF$_3$ from first-principles calculations
采用第一性原理计算研究了立方三氟化钪（ScF $_3$）钙钛矿的基态性质.利用密度泛函理论（DFT）中改进的混合交换相关泛函，我们比较了用原子轨道线性组合（LCAO）和投影增强波（PAW）方法得到的ScF $_3$的电子性质.这两种方法使我们能够重现实验观察到的立方ScF $_3$在低温下的晶格常数，并预测其电子结构与已知的实验价带光电子和F1 $s$ X-射线吸收光谱的良好协议。
2012-11-24 cond-mat.mtrl-sci
First principles theory of the EPR g-tensor in solids: defects in quartz
本文提出了一种可靠地预测固体中顺磁缺陷的EPR g张量的理论。它是基于密度泛函理论和基于包括投影缀加波（GIPAW）的规范方法来计算全电子磁响应的。与现有的量子化学和实验数据的选择双原子自由基的方法进行了验证。然后我们进行了EPR ${\rm g} $ -张量在固态下的第一次预测，发现结果与实验非常符合的$E'_1$和替代的P缺陷中心在石英。
2001-12-21 cond-mat.mtrl-sci
All-electron magnetic response with pseudopotentials: NMR chemical shifts
本文提出了一种用赝势从头计算绝缘体全电子NMR化学位移的理论。它是为有限和无限周期系统制定的，并基于Bloechl [P. E. Bloechl，Phys.Rev.B50，17953（1994）]和Mauri等人的方法[F. Mauri，B.G. Pfrommer和S.G.路易，物理评论员。77，5300（1996）]。该理论成功地验证了分子的量子化学结果的选择比较，并在周期性系统的比较与平面波全电子结果金刚石。
2001-01-17 cond-mat.mtrl-sci
The temperature-dependent elastic properties of B2-MgRE intermetallic compounds from first principles
采用密度泛函理论，在平面波基投影缀加波（PAW）方法的框架下，从第一性原理出发，研究了MgRE（RE=Y，Dy，Pr，Sc，Tb）B2型金属间化合物的弹性性质随温度的变化.我们的计算是基于这样一个事实，即弹性模量作为温度的函数，主要是由于热膨胀。预测结果与基准材料NiAl的实验数据之间的比较提供了良好的协议。在$T=0K$中，我们计算的MgRE金属间化合物的晶格参数和弹性模量值与以前的理论结果和实验数据吻合得很好。随着温度的升高，弹性常数逐渐减小，在较高温度下趋于线性，在零温度附近斜率为零。
2011-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Nonrad: Computing Nonradiative Capture Coefficients from First Principles
半导体晶体中的点缺陷为载流子提供了一种非辐射复合的方法。这种复合过程影响器件的性能。我们提出了Nonrad代码，该代码实现了Alkauskas等人的第一原理方法[Phys. Rev. B 90，075202（2014）]，用于基于捕获过程的量子力学描述评估非辐射捕获系数。提出了一种在投影增广波理论中计算电声子耦合的方法。我们还表明，用高斯函数取代狄拉克δ函数的常见过程可以引入误差到所得的捕获率中，并实施另一种方案来适当地考虑振动加宽。最后，我们评估的准确性，使用解析近似的索末菲参数相比，直接数值计算。
2020-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure, mechanical and thermodynamic properties of ThN from first-principles calculations
采用基于密度泛函理论的投影缀加波方法和广义梯度近似，系统地研究了ThN的晶格参数、电子结构、力学和热力学性质.计算的电子结构表明，Th 6 \emph{d}和5 \emph{f}态对费米能级电子占据有重要贡献.通过Bader分析，发现ThN的有效价态可以表示为Th $^{+1.82}$ N $^{-1.82}$。弹性常数的计算表明，ThN是机械稳定和弹性各向异性。此外，给出了ThN在120 GPa下的熔化曲线。基于声子色散数据，我们计算的比热容，包括晶格和传导电子的贡献在很宽的温度范围内与实验结果吻合得很好。
2010-09-26 cond-mat.mtrl-sci
First Principles NMR Signatures of Graphene Oxide
核磁共振（NMR）已广泛应用于氧化石墨烯（GO）结构的研究。然而，其光谱特征和GO结构构型之间的详细关系仍然难以捉摸。基于第一性原理$^{13}$ C化学位移的GIPAW方法，我们给出了一个光谱-结构关系。发现碳的化学位移对原子环境非常敏感，即使具有相同的氧化基团。讨论了环氧基和羟基化学位移的影响因素。已经从NMR的角度检查了先前在文献中报道的GO结构。根据我们的NMR模拟，能量上有利的羟基链结构预计不会广泛存在于真实GO样品中。我们先前提出的环氧对也得到了化学位移计算的支持。
2010-04-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of the incorporation and diffusion of helium in cubic zirconia
采用基于广义梯度近似的投影缀加波（PAW）方法，通过第一性原理总能量计算研究了氦（He）在立方氧化锆（ZrO）$_{2}$）中的掺入和扩散.本征点缺陷形成能的计算结果表明，立方相ZrO $_{2}$具有较好的抗辐照损伤能力。He杂质的掺入能表明，它最好先占据Zr空位，而溶解能表明，在热力学平衡浓度下，He将被容纳在间隙位。通过计算He在间隙和空位辅助两种机制下的迁移能，我们认为He最有可能通过跳跃通过单个空位扩散。值得注意的是，我们计算的空位辅助扩散能的He是一致的，以及与实验测量。
2010-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the magnetic states and the accuracy of first-principles Hubbard corrections for the battery cathode Li$_x$CoO$_2$ ($x=0,1$)
Paul Scherrer Institute（保罗谢勒研究所）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Università degli Studi di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；University of Bremen（不来梅大学）
本研究通过第一性原理Hubbard修正和磁态系统探索，评估了LiCoO2和CoO2的结构、电子及电化学性质，发现磁态探索对确定基态至关重要，插层电压与实验偏差仅2%。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of ground- and excited-state properties of MgO, ZnO, and CdO polymorphs
采用基于密度泛函理论的从头计算赝势方法，采用广义梯度交换和关联修正以及投影增强波，研究了MgO，ZnO和CdO在岩盐，氯化铯，氧化锌和纤锌矿结构中的结构，能量，电子和光学性质.在MgO的情况下，我们还研究了砷化镍结构和石墨相。研究了岩盐（MgO，CdO）和纤锌矿（ZnO）基态相在静水压力和双轴应变下的稳定性。我们还提出了所有多晶型物的能带结构以及伴随的介电函数。我们讨论了基态几何形状和基本间隙与氧化物中的第II族阳离子的大小的异常化学趋势的物理原因。的浅Zn3d和Cd4d电子的作用是严格审查。
2006-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Interface energies of (100)_{YSZ} and (111)_{YSZ} epitaxial islands on (0001)_{alpha-Al_2O_3} substrates from first principles
用从头算方法研究了立方相氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）在（0001）α-Al_2 O_3衬底上的外延层界面能。的接口建模使用超晶胞几何和计算进行的框架内的密度泛函理论（DFT）和局域密度近似（LDA）使用的投影增广波（PAW）赝势方法。计算结果表明，（111）_{YSZ}||（0001）_{α-Al_2 O_3}界面能低于（100）_{YSZ}||（0001）_{α-Al_2O_3}。这一结果对于理解YSZ固体薄膜在（0001）_{α-Al_2 O_3}衬底上的岛化行为具有重要意义。
2008-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
