利用 $GW$ 密度矩阵估算固体中自洽 $GW$ 总能量

$GW$ 近似是一种成熟的方法，用于计算固体和分子的电离势和电子亲和能。多年来，在固体中获得自洽 $GW$ 总能量一直是一个尚未实现的具有挑战性的目标。然而，最近研究表明，线性化 $GW$ 密度矩阵能够对分子的自洽 $GW$ 总能量进行可靠预测 [F. Bruneval 等, J. Chem. Theory Comput. 17, 2126 (2021)]，而分子的自洽 $GW$ 能量是可获得的。在此，我们实现、测试并基准化了针对若干固体的线性化 $GW$ 密度矩阵。我们聚焦于由 $GW$ 密度矩阵获得的总能量、晶格常数和体模量，并将我们的发现与在随机相位近似 (RPA) 内获得的更传统的结果进行比较。我们得出结论：相对于平均场起点，由线性化 $GW$ 密度矩阵获得的总能量具有更好的稳定性。我们提供了令人信服的线索，即如果我们使用富含交换的混合泛函作为起点，RPA 和 $GW$ 密度矩阵总能量很可能接近固体中的自洽 $GW$ 总能量。