密度泛函理论中后自洽场自旋 - 轨道耦合处理的 103 种化合物能带结构基准

通过提供涵盖直至 Po 元素的 103 种无机化合物的价带和低能导带的能带结构基准集，我们量化了 Kohn-Sham 和混合密度泛函理论中不同非自洽与自洽自旋 - 轨道耦合（SOC）处理的准确性。使用全势（线性化）缀加平面波代码 Wien2k，并在基组中采用包含类 Dirac p$^{1/2}$轨道的 SOC 自洽处理，获得了 PBE 密度泛函的参考能带结构。我们利用该基准集对一种计算更简便的、基于标量相对论轨道和数值原子中心轨道基函数的非自洽全电子 SOC 处理进行了基准测试。对于原子序数 Z$\approx$50 以下的元素，两种处理结果几乎完全一致。对于所考虑的最重元素（Tl, Pb, Bi, Po），由 SOC 引起的能带结构变化的相对偏差在 11% 以内。对于不同的密度泛函（PBE 与混合泛函 HSE06），我们表明自旋 - 轨道耦合效应通常相似，但如果预测的底层标量相对论能带结构的定性特征不一致，则可能不同。本工作中考虑的所有能带结构均可通过 NOMAD Repository 在线获取，以辅助未来的基准研究和方法开发。