用于晶体缺陷第一性原理研究的谱求积法：以镁为例的应用
计算物理
2020-11-30 v1
摘要
我们提出一种准确高效的有限差分公式及并行实现，用于嵌入块体环境中的非周期系统的 Kohn-Sham 密度（算符）泛函理论（DFT）。具体而言，采用非局域赝势、静电学的局域重构以及空间 Kohn-Sham 哈密顿量的截断，并结合线性标度谱求积方法求解实空间中的逐点电子场与非局域原子力分量，我们开发了适用于分布式内存计算架构的并行有限差分框架，以模拟嵌入块体环境中的非周期系统。选取镁-铝合金中的例子，我们首先展示了能量与力关于谱求积多项式阶数及空间截断哈密顿量宽度的收敛性。接着，我们展示了框架的并行标度，表明计算时间与内存随原子数线性标度。随后，我们利用所开发框架模拟镁-铝合金中的孤立点缺陷及其相互作用。我们的结论为：双空位、Al 溶质-空位及两个 Al 溶质原子的结合能具有各向异性且依赖于元胞尺寸。此外，三种情况下结合均为有利。
引用
@article{arxiv.2011.13517,
title = {Spectral quadrature for the first principles study of crystal defects: Application to magnesium},
author = {Swarnava Ghosh and Kaushik Bhattacharya},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.13517},
year = {2020}
}