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[转载]DFT+U (1)

已有 4437 次阅读 2021-2-28 16:08 |个人分类:Vasp|系统分类:论文交流|文章来源:转载

1. 对于过渡族金属元素主要是3d族,当然也包括4d,5d族,和稀土元素,主要是镧系;这些元素形成的合金或者化合物中,由于存在d电子或f电子,而这两种电子都是强关联电子,在某些时候,传统的DFT没法描述,也就是LDA或GGA计算的结果是不对的;

2. 错误主要反映在gap上。这包括两种情况,一种是该氧化物是绝缘体,存在gap,但计算的结果却是没有gap的,即所谓莫特绝缘体的情形,另一种情况是体系本身就有Gap,但是计算的结果显示为Gap过小;

3. Gap计算值过小未必都是传统DFT忽略电子的强关联造成的,还有很多情况是归结于DFT理论采用的Kohn-Sham orbital并不是真正的原子轨道,这导致价带和导带的轨道并不是实际的轨道,而是放于平均势场中的单电子轨道,所以导致计算的所谓Gap其实是个赝Gap,这可以用杂化泛函,Hartree-Fock克服,但是这个计算成本太高了,而且很慢。

4. 产生这种计算错误的结果是LDA或者GGA忽略了d或者f电子的强关联作用,而相应的修正则是引入该修正作用,即所谓DFT+U,包括GGA+U,LDA+U;

5. GGA+U又可分为很多种,包括PBE+U, PW+U, PBEsol+U,取决于GGA的形式;

6. +U也有很多方法,比较常见的一种就是给出U和J值(根据我读文献和经验,一般J值的典型值多为0.9或者1.0eV),U是库伦排斥能,J是洪德耦合参数,U的选取需要测试,或者取文献值。当然,有些范式干脆只指定U,而把J指定为0eV,因为这种范式中,在能量中只有U-J整体起作用!




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