材料电子能带结构计算的密度泛函理论方法

• 作者: 蒋鸿 张旻烨
• 来源期刊: 中国科学（化学）
• 关键词: 密度泛函理论 电子能带结构 带隙问题 杂化泛函 GW方法 第一性原理计算
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 评述
• 页码范围: 1344-1362
• 页数: 19页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SSC-2020-0142

摘要

材料的电子能带结构性质对其在光电能量转化中的应用具有决定性作用.发展能准确高效地预测材料电子能带结构的第一性原理方法一直以来都是计算材料科学领域中的重要问题,作为材料计算的“标准模型”,局域密度近似(LDA)或广义梯度近似(GGA)下的密度泛函理论(DFT)存在显著低估材料带隙的系统性误差,即所谓的“带隙问题”.以改进对带隙的描述为主要目标之一,近年来DFT领域有很多重要进展.本文阐述了在DFT框架内描述材料电子能带结构性质的理论基础,对近年来为克服LDA/GGA局限性所发展的各种新方法进行了系统评述,并针对仍然存在的挑战性问题给出了一些个人思考.此外,本文也对基于格林函数多体微扰理论的GW方法在近年来的发展进行了讨论.