密合泛函理论工具包（DFTTK）：通过准各向异性近似实现第一性原理热力学自动化
材料科学
2025-04-25 v1
摘要
亥姆霍兹能是指示在恒定温度和体积下可做功的能量的关键热力学量。尽管从第一性原理计算中已有成熟的方法论，但综合性的工具和数据库仍不完善。为填补这一空白，我们开发了一个开源密合泛函理论工具包（Density Functional Theory Tool Kit, DFTTK），其通过准各向异性近似（QHA）自动化实现亥姆霍兹能的第一性原理预测。该基于 Python 的软件包提供了一种自动化计算和分析亥姆霍兹能各类贡献的解决方案，包括基于 DFT 能量-体积曲线的 0 K 时静能贡献、由德布里-格鲁纳森模型和声子构成的振动贡献，以及通过电子态密度实现的热电子贡献。QHA 亦用于计算在恒定温度和压力下的吉布斯能及相关性质。本文通过对简单 FCC 铝和Invar Fe3Pt 各异向磁构型的案例研究，展示了 DFTTK 的功能，其中 DFTTK 会枚举所有唯一构型及其相关数量。DFTTK 已在 GitHub 上免费提供， Its 模块化设计允许轻松添加新的工作流程。
引用
@article{arxiv.2504.17027,
title = {Density Functional Theory ToolKit (DFTTK) to Automate First-Principles Thermodynamics via the Quasiharmonic Approximation},
author = {Nigel Lee En Hew and Luke Allen Myers and Axel van de Walle and Shun-Li Shang and Zi-Kui Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.17027},
year = {2025}
}