PAMELA：用于计算核壳纳米线中电子气体非局域精确交换效应的开源软件包
介观与纳米尺度物理
2012-09-26 v1 材料科学
计算物理
摘要
我们提出了一种新的伪谱方法，用于引入多体非局域精确交换相互作用，以理解核壳纳米线中电子气体的形成。该方法已高效实现在开源软件包 PAMELA（Pseudospectral Analysis Method with Exchange & Local Approximations）中，该软件包能够在自洽薛定谔 - 泊松形式下计算电子能量、密度、波函数和能带弯曲图。利用伪谱方法实现局域和非局域电子效应是 PAMELA 高效性的关键，与有限元方法相比，其计算工作量显著减少。与本工作中实现的新型非局域交换形式相比，我们发现文献中常用的简单传统薛定谔 - 泊松方法：(1) 显著高估了占据电子能级的数量，(2) 使纳米线中的电子过度离域，(3) 显著低估了电子子带之间的相对能量间隔。此外，我们在高掺杂区域进行了多项计算，结果表明在这些纳米系统中存在一个临界隧穿深度，此时从核壳界面到纳米线边缘的隧穿成为电子气体形成的主导机制。最后，为了提供一套实验学家和理论家都能轻松使用的通用工具来预测核壳纳米线中电子气体的形成，我们对高效且用户友好的 PAMELA 源代码进行了文档说明并提供下载，该代码可在 http://alum.mit.edu/www/usagi 免费获取。
引用
@article{arxiv.1209.5716,
title = {PAMELA: An Open-Source Software Package for Calculating Nonlocal Exact Exchange Effects on Electron Gases in Core-Shell Nanowires},
author = {Andrew W. Long and Bryan M. Wong},
journal= {arXiv preprint arXiv:1209.5716},
year = {2012}
}
备注
Accepted by AIP Advances