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针对复杂材料电子能带结构问题的理论方法探索

蒋鸿  许熙  吴沣  
【摘要】:电子能带结构是材料最为关键的物理性质之一,近年来随着面向太阳能应用的光伏和光催化研究的兴起而吸引了日益广泛的关注。在理论上,基于局域密度近似或广义密度近似的密度泛函理论对电子能带的理论处理存在著名的带隙问题[1]。因此,发展能准确预测电子能带结构性质的第一性原理方法具有重要的基础和应用研究意义。目前,对于结构和组成相对简单的半导体材料的电子能带结构,基于格林函数多体微扰理论的GW方法[2]和各种杂化密度泛函理论方法已能给出较为准确可靠的理论预测,但对具有复杂结构和组成的材料的电子能带结构问题,现有方法仍面临很多挑战。本文将讨论针对复杂材料电子能带结构的理论预测所进行的一系列方法上的探索,包括微扰性修正Becke-Johnson势方法[3],针对多组分材料、将GW计算与半经验扩展休克尔模型相结合的方法,以及合金型半导体的构型统计平均方法等。

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