固体和分子中的相对论 GW 计算的挑战

对于包含重元素的分子和固体，准确的电子结构计算需要不仅考虑电子关联，还要考虑相对论效应。在分子中，相对论效应可导致对基态描述的严重改变。在固体中，关联与相对论的相互作用可能改变相位的稳定性，或导致完全新相位的出现。传统上，最简单的相对论效应示例可通过在非相对论计算中包含赝势，或在相对论方法中采用大型全电基组来实现。通过对半导体和绝缘体中不同电子性质（能带结构、平衡晶格常数和体模量）的分析，我们表明，在 Green's 函数方法中捕捉相对论与电子关联的相互作用相当具有挑战性。对于含重元素的分子问题，我们也观察到类似问题。我们将这些挑战归因于三个主要问题：赝势在 Green's 函数方法中的处理不足、用于可收敛于基组大小的准确且紧凑的全电基组的稀缺，以及在采用高斯轨道时全电基组中的线性相关性。我们的分析提供了对这些问题的详细见解，并为缓解这些问题的方法提供了讨论。