基于第一性原理的碱卤化物晶体相的快速准确预测：利用炼金扰动

我们评估了炼金扰动在估算离子晶体基本性质方面的预测能力。利用密度泛函理论，我们计算了涉及元素 $A \in \{Na, K, Rb, Cs\}$ 和 $X \in \{F, Cl, Br, I\}$ 的所有十六种等价电子纯完整碱卤化物的形成能、晶格常数和体模量。对于岩盐、闪锌矿和氯化铯对称性，沿十六种参考晶体的晶格扫描评估了所有相应16$\times$15种参考与目标晶体组合的炼金Hellmann-Feynman导数。平均绝对误差(MAE)在能量和体模量上与密度泛函理论精度相当。预测的晶格常数准确性较低。NaCl是炼金估算相对能量的最佳参考盐（MAE $<$ 40 meV/原子），而碱金属氟化物最差。相反，使用NaF作为参考盐预测晶格常数最佳（MAE $<$ 0.5{\AA}），仅产生半定量精度。预测体模量的最佳参考盐是CsCl（MAE $<$ 0.4$\times$10$^{11}$ dynes/cm$^2$）。炼金导数也可用于预测二元和三元固溶体混合物中与CsCl竞争的岩盐相和氯化铯相。基于色散修正密度泛函理论并以纯RbI为参考盐的炼金预测，较好地再现了二元 $(AX)_{1-x}$CsCl$_x$ 以及三元 $(AX)_{0.5-0.5x}(BY)_{0.5-0.5x}$CsCl$_x$ 混合物中岩盐/氯化铯稳定性趋势的反转。