Ti-O 化合物 Ti K 边 X 射线吸收谱模拟的多代码基准测试
材料科学
2024-01-12 v2
摘要
X 射线吸收谱（XAS）是一种元素特异的材料表征技术，对结构和电子性质敏感。第一性原理模拟 XAS 已被广泛用作解释实验谱图并获得物理洞察的有力工具。近来，构建计算 XAS 数据库以支持数据分析和机器学习应用也引起越来越多的兴趣。然而，常用 XAS 模拟代码之间在底层理论形式和具体实现上均存在显著差异。可靠且可复现的计算 XAS 数据库需要系统的基准研究。本工作中，我们使用三种最先进代码：xspectra、ocean 和 exciting，对十种代表性 Ti-O 二元化合物（我们称之为 Ti-O-10 数据集）的 Ti K 边 XAS 模拟进行基准测试。我们系统研究了相对于输入参数的收敛行为，并开发了自动化和标准化计算的工作流以确保谱图收敛。我们的基准比较显示：（1）两个 Bethe-Salpeter 方程（BSE）代码（ocean 和 exciting）在所研究能量范围（起跳边以上最高 35 eV）内具有极好的一致性，平均 Spearman 秩相关系数为 0.998；（2）核心空穴势代码（xspectra）与 BSE 代码（ocean 和 exciting）之间也获得良好一致，平均 Spearman 秩相关系数为 0.990。我们的基准研究为第一性原理 XAS 模拟提供了重要标准，对数据驱动的 XAS 分析具有广泛影响。
引用
@article{arxiv.2303.17089,
title = {Multi-code Benchmark on Simulated Ti K-edge X-ray Absorption Spectra of Ti-O Compounds},
author = {Fanchen Meng and Benedikt Maurer and Fabian Peschel and Sencer Selcuk and Mark Hybertsen and Xiaohui Qu and Christian Vorwerk and Claudia Draxl and John Vinson and Deyu Lu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.17089},
year = {2024}
}
备注
32 pages, 11 figures and 7 tables