金属硫族化合物的混合泛函与 DFT+$U$ 联合计算

在针对具有局域电子态材料的密度泛函研究中，局域/半局域交换关联泛函通常要么像 LDA+$U$ 方法那样与 Hubbard 参数 $U$ 结合使用，要么与一部分精确计算（Fock）交换能混合以产生混合泛函。尽管这在一定程度上修正了半局域密度近似的一些不准确性，但改进程度仍不足以使预测结果与实验数据吻合。在此，我们提出一种观点，即混合泛函方案与 LDA+$U$ 方法应被视为互补的，并建议将范围分离（HSE）混合泛函与 Hubbard $U$ 相结合。因此，我们对一组由锌和镉单硫族化合物组成的 II-VI 族半导体进行了多种 HSE+$U$ 计算，并与实验数据进行了比较。我们的研究结果表明，可以确定一个 Hubbard 参数的最优值 $U^\ast$，以确保 HSE+$U^\ast$ 计算能够复现实验带隙。研究表明，通过在 HSE 泛函中添加 $U^\ast$ 项，不仅获得了更优的电子结构描述，还改善了晶体结构和能量学的描述，从而证明了 HSE+$U^\ast$ 方法在模拟具有局域电子态的半导体方面的实用性。