平面波基随机-确定性密度泛函理论对扩展系统的应用
摘要：传统的有限温度Kohn-Sham密度泛函理论（KSDFT）对于电子数量或高温具有不利的比例关系。KSDFT中地面态密度的评估可以用切比雪夫迹（CT）方法代替。此外，CT方法中使用的随机轨道导致了随机密度泛函理论[Phys. Rev. Lett. 111, 106402 (2013)]（SDFT）以及其改进的理论，混合随机确定性密度泛函理论[Phys. Rev. Lett. 125, 055002 (2020)]（MDFT）。我们在第一性原理包ABACUS中实现了以上四种方法。所有这四种方法都基于平面波基组，使用守恒泛函赝势和周期边界条件，并在布里渊区中使用k点采样。通过使用KSDFT计算结果作为基准，我们通过检查一系列物理性质（包括电子密度，自由能，原子力，应力和态密度）系统评估CT，SDFT和MDFT方法的准确性和效率。结果表明，我们对CT，SDFT和MDFT的实现不仅能以高精度复现KSDFT的结果，而且还展现了与传统KSDFT方法相比的几个优势。我们期望这些方法在研究高温和大尺寸扩展系统（如温密物质和浓密等离子体）方面能够提供很大帮助。
作者：Qianrui Liu and Mohan Chen
论文ID：2204.05662
分类：Computational Physics
分类简称：physics.comp-ph
提交时间：2022-10-05