Gutzwiller算法的改进和应用

发布时间：2020-04-20 20:02

【摘要】：使用局域密度近似的密度泛函理论已经成功的应用于很多能带结构和材料性质的计算当中。然而,局域密度近似并不能很好的描述强关联材料的关联性质,因为局域密度近似是基于单电子的图像,无法考虑电子电子之间的关联效应。为了解决这个问题,人们提出了几种计算方法,包括LDA+U,LDA+DMFT和LDA+Gutzwiller。LDA+Gutzwiller方法已经成功的用于研究很多重要的强关联材料,LDA+Gutziller的计算速度更快,消耗的机时更少。然而,这个方法的瓶颈是它的自洽收敛过程不稳定,让它无法应用于较大的系统当中。对于库伦相互作用比较大的材料,或者强关联轨道位于费米面附近的材料,Gutzwiller方法的收敛是极为困难的。在这本文中,我们给出了一种Gutzwiller方法的新的实现,我们将牛顿法(一种求根的数学方法)和黄金分割搜索法(一种在一维方向上搜索极小值的方法)结合到Gutzwiller方法之中。我们如此的结合极大地提高了程序的收敛性,可以被用作LDA计算之后的后处理程序。为了大家更好的理解这个方法,方便大家阅读程序,我们在本文中详细推导了Gutzwiller方法程序实现必须用到的相关公式以及Gutzwiller用牛顿法迭代的公式,并且我们对于程序结构有一些大体的介绍。我们的新方法极大的提高了程序的收敛性,可以让LDA+Gutzwiller的计算方法更快、更稳定。我们用之前所使用的线性混合的Gutzwiller方法验证了牛顿法Gutzwiller的计算结果。结果显示,在简单的例子中,新的方法可以和线性混合法得到相同的结果,并且新方法可以在一些更为复杂的算例中得到之前的方法无法得到的收敛解。我们用程序计算了几种典型的强关联材料,包括SrVO_3,LaCoO_3and La_2O_3Fe_2Se_2.我们程序的的结果和之前的研究符合的很好。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB305

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本文编号：2634908