Wednesday, August 1, 2012

密度泛函理論 Kohn-Sham 方法推廣到激發態計算時挫敗

多電子系統中的所有性質,都可視為系統基

態電子密度函數
ρ0(r)的函數(或稱為泛函)。至於這個

抽象的函數確切形式,則是由
Kohn Sham 1965

年才決定。
Kohn-Sham 方法是利用等效之獨立電子系

(具備等效位勢effective potential),來取代原多體問

題;而其中攸關電子間之多體效應,則以交換相干

(exchange-correlation)
泛函來描述。在實際計算上,通

常以局部之密度泛函
( 例如Local Density

Approximation—DA)
,近似交換相干項。這一頗具

巧思的安排,使得
Kohn-Sham 方程式能透過自洽(self

consistent)
的方法, 有效地找到多電子系統

”exact)的基態電子密度,與對應之基態總能(total

energy)

Kohn-Sham
方法推廣到激發態計算時,卻遇到挫

敗;最著名的例子,就是半導體與絕緣體之電子結構

能帶
(band structure)計算:雖然,自洽Kohn-Sham

(LDA 近似)所得之能帶色散(energy dispersion)

為, 與實驗結果接近; 然而, 其計算之主能隙

(fundamental band-gap)
(如圖二(a)),卻都嚴重低

估。此外,所得之能帶寬度
(band width),也與實驗結

果相差甚遠。另一方面,密度泛函理論計算之光學頻

(optical spectrum),更是與實驗測量結果大相逕庭;

No comments:

Post a Comment