密度泛函理论中的自旋能隙和自旋翻转能
材料科学
2015-05-14 v1 介观与纳米尺度物理
原子物理
化学物理
摘要
能隙是有限和扩展系统电子结构的关键方面。尽管关于如何在密度泛函理论(DFT)中定义和计算电荷能隙，以及这些能隙与交换相关泛函的导数不连续性之间的关系已有大量了解，但对自旋能隙的了解却少得多。在本文中，我们给出了自旋守恒能隙、自旋翻转能隙和自旋刚度的密度泛函定义，这些定义基于多体能量和单粒子(Kohn-Sham)能量。我们的定义尽可能类似于电荷情况下的常见定义，但自旋和电荷能隙之间的重要差异已经在单粒子层面上出现，因为与基本的电荷能隙不同，自旋能隙涉及激发态能量。预测Kohn-Sham和多体自旋能隙是不同的，这种差异与导数不连续性有关，这些不连续性类似于但不同于电荷能隙情况下通常考虑的那些。系综DFT和含时密度泛函理论(TDDFT)都可以用于从合适的泛函计算这些自旋不连续性。我们通过评估锂原子的定义来说明我们的发现，为此我们利用近精确的Kohn-Sham本征值，并独立地通过TDDFT的单极点近似计算了自旋能隙和自旋不连续性。发现对Kohn-Sham自旋能隙的多体修正为负，即单粒子计算倾向于高估自旋能隙，而它们低估了电荷能隙。
引用
@article{arxiv.0911.1712,
title = {Spin gaps and spin-flip energies in density-functional theory},
author = {K. Capelle and G. Vignale and C. A. Ullrich},
journal= {arXiv preprint arXiv:0911.1712},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 1 figure, 3 tables