利用基本图算法高效计算X射线谱中的量子多体效应
材料科学
2018-05-30 v1
摘要
利用X射线光谱进行精细材料表征的兴趣日益增长，这需要准确的电子结构理论来解释X射线近边精细结构。在这项工作中，我们提出了一个高效且统一的框架，用以描述费米液体在突然扰动（如芯空穴）后的所有多电子过程。该问题曾由Mahan-Nozières-De Dominicis (MND) 理论探讨，但在第一性原理计算中实施各种费曼图是不可行的。此处我们采用非图解方法，并平等对待MND理论中的所有多电子过程。从最近引入的行列式形式体系 [Phys. Rev. Lett. 118, 096402 (2017)] 出发，我们利用描述谱计算中涉及的不同末态的行列式之间的线性相关性。一种基本的图算法——广度优先搜索，可用于快速识别对谱形起重要作用的行列式，从而避免了计算大量趋于零的微小项的需要。该搜索算法在模拟路径寻找过程的多体展开的树结构上进行。我们证明，即便对于扩展体系的X射线谱，行列式方法在计算上也是廉价的。使用来自两个自洽场（基态与芯激发态）的Kohn-Sham轨道作为构造行列式的输入，所计算的若干过渡金属氧化物的X射线谱与实验吻合良好。本方法所捕捉到的超越Bethe-Salpeter方程的多电子方面亦被讨论，例如Anderson正交性灾难中所考虑的shakeup激发与多体波函数重叠。
引用
@article{arxiv.1801.04073,
title = {Quantum Many-Body Effects in X-Ray Spectra Efficiently Computed using a Basic Graph Algorithm},
author = {Yufeng Liang and David Prendergast},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.04073},
year = {2018}
}