面向材料科学与工程的测试集及用户友好型误差分析图形工具：对前沿电子结构近似中数值与固有误差的系统性基准评测
材料科学
2019-02-20 v1 计算物理
摘要
理解电子结构方法的适用性与局限性需要其与精确参考数据仔细而高效的比较。掌握电子结构计算的质量与误差对于先进方法开发、高通量计算及数据分析至关重要。本文提出一个面向计算材料科学与工程（MSE）的测试集，旨在为从成熟的平均场近似到前沿多体微扰理论方法的一层次交换关联近似提供精确且易获取的晶体性质。我们考虑以第一、二主族元素及其具有立方晶体结构和不同成键特征的二元化合物的内聚能、晶格常数和体模量作为代表。我们大力推动基于全电子（all-electron）分辨率的局域密度近似（LDA）、若干广义梯度近似（GGAs）、元GGA和杂化泛函计算内聚性质的数值精度边界，以及基于全电子Hartree-Fock、PBE和/或PBE0参考的冻结核近似下二阶Møller-Plesset微扰理论（MP2）和随机相近似（RPA）。这产生了超过10,000次计算，记录了在数值原子中心轨道框架下广泛电子结构方法关于数值参数的全面收敛测试。作为MSE测试集不可或缺的一部分，我们建立了网站\href{http://mse.fhi-berlin.mpg.de}{\texttt{http://mse.fhi-berlin.mpg.de}}。其不仅便于获取所有参考数据，还提供用户友好的图形工具用于后处理误差分析。
引用
@article{arxiv.1808.09780,
title = {Test set for materials science and engineering with user-friendly graphic tools for error analysis: Systematic benchmark of the numerical and intrinsic errors in state-of-the-art electronic-structure approximations},
author = {Igor Ying Zhang and Andrew J. Logsdail and Xinguo Ren and Sergey V. Levchenko and Luca Ghiringhelli and Matthias Scheffler},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.09780},
year = {2019}
}
备注
18 pages, 7 figures