中文

C-BerryTrans:用于计算 Berry 曲率驱动的异常霍尔和涅尔sted 电导率的 C++ 代码

材料科学 2025-10-03 v2

摘要

我们提出 C-BerryTrans,一个用于从头文件计算 Berry 曲率驱动的横向传输性质的 C++ 代码,即异常霍尔电导率(AHC,σμνAHC\sigma_{\mu \nu}^{AHC})和异常涅尔sted 电导率(ANC,αμνANC\alpha_{\mu \nu}^{ANC})。该代码直接从 WIEN2k 计算中提取本征值和动量矩阵元,并使用 Kubo 类似公式评估 Berry 曲率(Ω\boldsymbol\Omega)。为提高计算效率,C-BerryTrans 使用 OpenMP 对 Ω\boldsymbol\Omega 评估进行平行化,并以二进制格式存储带分辨率的曲率。这种设计使能够在单次运行中快速后处理 AHC 和 ANC 在广泛温度范围和化学势(μ\mu)下的计算。该代码已在广为人知的铁磁材料(Fe、Fe3_3Ge、Pd、Fe3_3Al 和 Co2_2FeAl)上进行基准测试。对于 Fe,在 0 (300) K 时获得 σxyAHC\sigma_{xy}^{AHC} 为约 775 (744) S/cmS/cm。对于 Fe3_3Ge,在室温下计算出 σxyAHC\sigma_{xy}^{AHC} 为 311 S/cmS/cm。接下来,对于 Co2_2FeAl,在 2 K 时计算出 σxyAHC\sigma_{xy}^{AHC} 的大小约为 56 S/cmS/cm。对于 Pd,获得 αxyANC\alpha_{xy}^{ANC} 在 300 K 时约为 0.97 AK1m1AK^{-1}m^{-1}。对于 Fe3_3Al,在 TT\leq 500 K 时 αxyANC\alpha_{xy}^{ANC} 的最大大小计算为约 2.83 AK1m1AK^{-1}m^{-1}。对于 Co2_2FeAl,在 300 K 时获得 αxyANC\alpha_{xy}^{ANC} 为约 0.10 AK1m1AK^{-1}m^{-1}。这些结果表明与先前报告的数据良好一致。凭借其准确性、可扩展性和用户友好的工作流程,C-BerryTrans 为探索 Ω\boldsymbol\Omega 驱动的传输现象并为高通量材料发现提供了强大的工具。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.24071,
  title  = {C-BerryTrans: A C++ code for first-principles calculation of Berry-curvature-driven anomalous Hall and Nernst conductivities},
  author = {Vivek Pandey and Sudhir K. Pandey},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.24071},
  year   = {2025}
}

备注

arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2504.00123, arXiv:2505.19280