德拜模型内DFT预测的有限温度热力学性质的不确定性量化
材料科学
2020-07-07 v1 化学物理
摘要
有限温度效应可通过计算振动性质来纳入，这能大幅提升计算筛选的保真度。基于DFT的筛选面临的一项重大挑战是预测对交换关联函数选择的敏感性。本工作中，我们利用贝叶斯误差估计泛函内建的误差估计能力，严格探究了有限温度热力学性质对交换关联泛函选择的敏感性。振动性质采用德拜模型估计，我们对多种材料有限温度性质相关的不确定性进行了量化。我们发现对于Mg、AlO、Al、Ca和GaAs，不同交换关联泛函的预测与实验吻合良好且散布很小。然而对于Li、LiO和NiO，由于复杂的成键环境，我们发现预测散布很大且实验与泛函间存在分歧。尽管BEEF-vdW系综产生的能量学通常为正态分布，但经德拜模型的复杂映射导致导出的有限温度性质呈现非高斯行为。我们测试了多种能最佳表示有限温度分布的概率分布，发现比热、吉布斯自由能、熵和热膨胀系数等性质可用正态或变换正态分布很好地描述，而给定温度下体积的预测散布似乎并非取自单一分布。
引用
@article{arxiv.1910.07891,
title = {Uncertainty Quantification of DFT-predicted Finite Temperature Thermodynamic Properties within the Debye Model},
author = {Pinwen Guan and Gregory Houchins and Venkatasubramanian Viswanathan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.07891},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 6 figures, 16 pages of Supporting Information