有限温度下电子结构计算的特殊位移方法理论
材料科学
2020-04-01 v1
摘要
过去几年中，包含电子-声子相互作用和量子零点重整化的有限温度固体电子与光学性质计算取得了显著进展。在该领域新兴的方法中，我们最近提出了一种通过单次超胞计算在有限温度下计算包含声子辅助量子过程的光谱的新方法[Zacharias and Giustino, Phys. Rev. B 94, 075125 (2016)]。在本工作中，我们从一个紧凑的倒空间表述出发，大幅扩展了先前理论的范围，并证明这种改进的方法通过单次超胞计算中使用一组特殊的原子位移，能够在三维和二维材料中给出准确的温度依赖能带结构。我们还证明我们的特殊位移重现了X射线晶体学获得的热椭球，并给出均方位移热平均值的准确结果。在更基础的层面上，我们表明该特殊位移代表了晶格动力学虚时间Feynman路径积分的精确单点近似。这一增强版的特殊位移方法使得有限温度下固体电子与光学性质的非微扰、稳健且直接的第一性原理计算成为可能，并且可以容易地作为任何电子结构代码的后处理步骤使用。鉴于其简单性和数值稳定性，本进展适用于有限温度下能带结构、准粒子修正、光学光谱和输运系数的高通量计算。
引用
@article{arxiv.1912.10929,
title = {Theory of the special displacement method for electronic structure calculations at finite temperature},
author = {Marios Zacharias and Feliciano Giustino},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.10929},
year = {2020}
}