自相互作用误差下的人工对称性破缺
材料科学
2025-06-26 v1
摘要
对称性是量子力学和材料理论的基石，支撑着电子态的分类以及磁性和超导性等复杂现象的涌现。尽管对称性在密度泛函理论中可揭示强电子关联，但它也可能源于许可交换函数中的自相互作用误差（SIE）。本文提供了明确证据，表明即使在无强关联情况下，SIE 也可诱导人工对称性破缺。我们采用一族单电子、多核中心系统 ，表明典型半局域密度泛函随系统大小增加呈现对称性破缺局域化，偏离精确、保持对称性的 Hartree-Fock 解。我们进一步证明，这种局域化误差与半局域密度泛函众所周知的去局域化误差相对立，并设计了一种避免该缺陷的半局域密度泛函。最后，我们在 ZnO 中的 \ch{Ti_{Zn}v_O} 缺陷中说明了这一效应，表明半局域密度泛函在该缺陷中破坏了 对称性，而混合密度泛函可保留其对称性。这些发现凸显了改进函数设计以防止模型和实际材料中伪象对称性破缺的必要性。
引用
@article{arxiv.2506.20662,
title = {Artificial Symmetry Breaking by Self-Interaction Error},
author = {Lin Hou and Cody Woods and Yanyong Wang and Jorge Vega Bazantes and Ruiqi Zhang and Shimin Zhang and Erik Alfredo Perez Caro and Yuan Ping and Timo Lebeda and Jianwei Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20662},
year = {2025}
}