密度泛函理论中响应性质计算的数值稳定性与效率
数值分析
2023-04-04 v2 材料科学
数值分析
摘要
密度泛函理论中的响应计算旨在计算由外场扰动引起的基态密度变化。在有限温度下，这些计算通常通过求解轨道变分来完成，其中涉及对可能病态条件的线性方程组（Sternheimer 方程）的迭代求解。由于许多组轨道变分给出相同的密度矩阵变分，这涉及规范的选择。从数值分析的角度，我们将文献中提出的各种规范选择置于统一框架下并研究其稳定性。在已有方法之外，我们提出一种基于 Schur 补的新方法，利用自洽场计算中额外的轨道，以改善 Sternheimer 方程迭代求解的稳定性和效率。我们在具有实际意义的重要例子（如 Heusler 过渡金属合金化合物）上展示了该策略的成功，其中在所需决定计算代价的哈密顿量作用次数上实现了约 40% 的节省。
引用
@article{arxiv.2210.04512,
title = {Numerical stability and efficiency of response property calculations in density functional theory},
author = {Eric Cancès and Michael F. Herbst and Gaspard Kemlin and Antoine Levitt and Benjamin Stamm},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.04512},
year = {2023}
}