激子凝聚的从头算方法发展及其在 $\bf TiSe_2$ 中的应用

激子凝聚指示电子-空穴对的自发形成，可通过费米面处打开能隙引起从半金属到激子绝缘体的相变。尽管激子绝缘体的概念已提出数十年，当前理论方法仅能提供定性描述，仍缺乏定量预测工具。为阐明此问题，我们发展了基于有限温度密度泛函理论与多体微扰理论的从头算方法，以计算激子凝聚临界行为。将该方法应用于单层 $\rm TiSe_2$，我们发现由电子-声子耦合引起的、无声子软化的激子能隙形成伴随晶格畸变，证明激子凝聚是该化合物中观测到的电荷密度波态的起源。总体而言，本工作引入的方法具有通用性，并为在自然材料体系中寻找候选激子绝缘体铺平了道路。