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 與Sham 在1965
年才決定。
Kohn-Sham 方法是利用等效之獨立電子系
統
(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”真
正
”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 方
法
(LDA 近似)所得之能帶色散(energy dispersion)行
為, 與實驗結果接近; 然而, 其計算之主能隙
(fundamental band-gap)
值(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
譜(optical spectrum),更是與實驗測量結果大相逕庭;
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