基于 B 样条的二维体系原子结构、充电效应与静态介电常数的密度泛函计算
材料科学
2022-03-14 v1
摘要
我们实现了一种总能量最小化方案，以允许在使用混合基组对二维（2D）体系进行密度泛函计算时弛豫原子位置。基函数由材料平面内二维平面波与垂直方向局域 B 样条的乘积构成。借助该混合基方法（MBA），我们研究了外加电场下 2D 体系的原子弛豫与电荷极化。相较采用真空区夹嵌重复 slab 的传统超胞方法（SCA），MBA 因载流子注入处理带电 2D 体系时无需补偿背景电荷。此外，MBA 自动避免了 SCA 中为维持周期性所需外加场下体系的锯齿势。由电荷极化对电场的线性响应，我们引入一种简单方法确定 2D 材料面外介电常数，而无须界定其有效厚度的歧义。测试了包括石墨烯与过渡金属硫族化物在内的选定 2D 体系。当两法皆适用时，MBA 结果与先前 SCA 计算一致。然对高载流子密度的带电体系，我们发现其与强加人工电中性条件所得 SCA 结果显著偏离。PACS: 71.15。
引用
@article{arxiv.2110.12686,
title = {Density functional calculations of atomic structure, charging effect, and static dielectric constant of two-dimensional systems based on B-splines},
author = {Chung-Yuan Ren and Yia-Chung Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.12686},
year = {2022}
}