结合子采样与解析积分实现二维体系高效大规模 $GW$ 计算
材料科学
2020-07-14 v1 计算物理
摘要
由于收敛问题以及计算成本随体系尺寸的不利标度，对复杂材料准粒子性质的准确高效预测仍是一项重大挑战。二维（2D）材料的准粒子 计算尤为困难。二维材料介电屏蔽和电子自能的异常解析行为使得传统的布里渊区（BZ）积分方法效率低下，并且需要极密集的 -网格来恰当收敛所计算的准粒子能量。在这项工作中，我们提出了一种非均匀子采样与解析积分相结合的方法，可大幅提高二维 计算中 BZ 积分的效率。我们的工作与先前工作的区别在于，我们不是聚焦于复杂的介电矩阵或屏蔽库仑相互作用矩阵，而是利用卷积自能 各项在小 极限下的解析行为。该方法与我们最近开发的另一种加速 方法结合时，可将二维材料的 计算加速三个数量级以上。我们的方法能以极少的计算成本对复杂二维体系进行完全收敛的 计算，从而促进未来针对各种应用的二维半导体准粒子性质的高通量筛选。为展示新方法的性能与能力，我们对单层 CN（一种近期发现的大原胞二维材料）进行了完全收敛的 计算，并详细研究了其准粒子能带结构。
引用
@article{arxiv.2007.06180,
title = {Combined sub-sampling and analytical integration for efficient large-scale $GW$ calculations for 2D systems},
author = {Weiyi Xia and Weiwei Gao and Gabriel Lopez-Candales and Yabei Wu and Wei Ren and Wenqing Zhang and Peihong Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.06180},
year = {2020}
}