固态密度泛函理论预测的误差估计：以基态元素晶体为例的综述

密度泛函理论计算对可观测性质的预测越来越多地被实验凝聚态物理和材料工程领域用作数据。这些预测被用于分析最近的测量结果，或规划未来的实验。因此，这些领域中越来越多的实验科学家面临一个自然的问题：这种第一性原理预测的预期误差是多少？关于这个问题的信息和经验分散在二十年的文献中。本综述旨在总结并量化这些隐含知识。这导致了一个实用协议，允许任何科学家——无论是实验还是理论——在不进行额外DFT计算的情况下，为许多基本性质预测确定合理的误差估计。一个大型且多样化的晶体固体测试集发挥了核心作用，其中包含所有基态元素晶体（除大部分镧系元素外）。对于每种晶体的若干性质，评估了DFT结果与实验值之间的差异。我们讨论了这些偏差的趋势，并回顾了文献中提出的解释。这种误差分析的一个前提是，相同第一性原理形式的不同实现能提供相同的预测。因此，也讨论了跨几种主流方法和代码的预测可重复性。一个品质因子Δ用单一数字表示来自两种不同DFT实现的预测的离散程度。为了比较PAW方法与高精度的APW+lo方法，对VASP和GPAW相对于WIEN2k的代码评估分别得到Δ值为1.9和3.3 meV/atom。这些差异比与实验的典型差异小一个数量级，因此APW+lo和PAW的预测在实际目的上是相同的。