全势线性缀加平面波方法中Kohn-Sham轨道动能密度的精确高效计算

Kohn-Sham轨道动能密度 $\tau_\sigma(\vec{r}) = \sum_{i} w_{i\sigma} \big|\nabla \psi_{i\sigma}(\vec{r}) \big|^2$ 是用于密度泛函理论构造元广义梯度近似（meta-GGA）的一个基本量。我们提出了一种用于全势线性缀加平面波方法的 $\tau_\sigma(\vec{r})$ 计算方案。我们的方案高度准确、高效，且易于在现有计算机代码中实现。为展示其性能，我们构造了Be、Ne、Mg、Ar、Ca、Zn、Kr、Cd原子的Becke-Johnson meta-GGA交换势，其与原始结果非常吻合。对于块体固体，我们构造了Tran-Blaha修正的Becke-Johnson势（mBJ），并确认了其计算带隙的能力，且报道的mBJ势的不良收敛性得到了显著改善。该 $\tau_\sigma(\vec{r})$ 计算方案对于在FLAPW以及利用原子中心基函数的类似方法中开发其他meta-GGA也应具有价值。