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寻找电子-声子总能贡献

材料科学 2026-02-17 v2

摘要

总能是固体、分子和纳米结构的基本特征。在大多数基于第一性原理的总能计算中,核动力算子与许多体电子哈密顿量及核势脱钩,核动力随后被重新引入。这一由Born和Oppenheimer(BO)提出的两步程序是近似的。当预测稳定多形结构或描述磁能景观时,小能量差可能具有重要意义,因此超出电子和振动(或声子)主要贡献的能量可能是相关的。我们阐明了BO脱钩的不同形式,给出基于BO电子波函数基底的总能的精确表述。随后,我们列出了在M01/4M_0^{-1/4}的势能展开中(其中M0M_0为典型核质量)超出主要贡献的项,最多可达六阶。其中一些可以合并并称为电子-声子总能贡献EelphE^{\textrm{elph}},其首次出现在四阶。电子惯性质量贡献出现在六阶。我们澄清了Allen-Heine-Cardona零点能级重整合对占据态的总和并非电子-声子总能贡献,而是声子贡献的一部分。我们实现了最低阶EelphE^{\textrm{elph}}的计算,并在金刚石及其六角形多形物中证明其虽小但不可忽略(每原子约3.8~meV)。我们也估计了电子惯性质量贡献和准谐和贡献。我们确认所有计算项的大小一致性。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.04897,
  title  = {In search of the electron-phonon contribution to total energy},
  author = {Samuel Poncé and Xavier Gonze},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.04897},
  year   = {2026}
}

备注

30 pages and 5 figures