Self-consistent Green's function embedding for advanced electronic structure calculations based on a dynamical mean-field concept [article]

Wael Chibani, Technische Universität Berlin, Technische Universität Berlin, Patrick Rinke
2016
Die Elektronenstrukturtheorie ermöglicht es die berechneten elektronischen Eigenschaften (z.B. die Bandstruktur und die Gesamtenergie) realer Systeme mit denen aus dem Experiment zu vergleichen und erlaubt deren Vorhersage. Die Qualität der theoretischen Ergebnisse hängt allerdings von der verfügbaren Computerleistung ab. Dies spiegelt sich in dem hohen Rechenaufwand der fortgeschrittenen theoretischen Methoden wider, anhand derer die Elektronenstruktur von Materialien mit hoher Genauigkeit
more » ... oduziert werden kann. Folglich ist die Anwendbarkeit dieser Methoden auf kleine Systeme beschränkt. Einbettungsmethoden bieten eine Möglichkeit fortgeschrittene theoretische Methoden auf größere Systeme auszuweiten. Die Grundidee eines jeden Einbettungsansatzes besteht darin, das zu untersuchende System in ein eingebettetes Teilsystem und dessen Einbettungsumgebung aufzuteilen. Hierbei wird das eingebettete System mit genaueren, aber rechenaufwändigeren Theorien als die Einbettungsumgebung beschrieben. In diese Arbeit entwickle ich eine Einbettungsmethode für periodische Systeme. Diese erlaubt die Berechnung des physikalisch relevanten Teils, hier der Einheitszelle, mit Elektronenstrukturmethoden, welche (typischerweise) für periodische Systeme mit großem Rechenaufwand verbunden sind. Im Gegensatz hierzu wird der Rest des Systems mit der rechnerisch effizienteren Kohn-Sham Dichtefunktionaltheorie beschrieben. In Anlehnung an die dynamical mean-field theory (DMFT), wird die in dieser Dissertation eingeführte Einbettungsmethode mit Hilfe von selbstkonsistenten Greenschen Funktionen formuliert. Das Greensche Funktion Formalismus ermöglicht es die Hybridisierung zwischen der eingebetteten Region und der Umgebung auf natürlicher Weise darzustellen. Diese Beschreibung der Hybridisierung macht eine zusätzliche Sonderbehandlung der Einheitszellenatome, die an die Umgebung angrenzen, überflüssig. Dies ist ein entscheidender Vorteil gegenüber konventionellen Einbettungsmethoden. Unsere real space dynamical mean-field embedding ( [...]
doi:10.14279/depositonce-4965 fatcat:3cq4mkdjwrh5poeewvgwvjwqo4