Longitud-Gauge Optical Matrix Elements en WIEN2k
Autores: Rubel, Oleg; Blaha, Peter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Longitud-Gauge Optical Matrix Elements en WIEN2k
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Híbrido
Intercambio-correlación
Funcional
Propiedades ópticas
Semiconductores
Aislantes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Los funcionales híbridos de intercambio-correlación proporcionan una estructura electrónica y propiedades ópticas superiores de semiconductores o aislantes en comparación con potenciales de intercambio-correlación semilocal debido a la mezcla de una porción del potencial de intercambio exacto no local de una teoría de Hartree-Fock. Dado que el potencial no local no conmuta con el operador de posición, los elementos de matriz de momento no capturan completamente la fuerza del oscilador, mientras que los elementos de matriz de velocidad en la medida de longitud sí lo hacen. Hasta ahora, los elementos de matriz de velocidad en la medida de longitud no eran accesibles en el paquete WIEN2k de potencial completo de todos los electrones. Demostramos la viabilidad de calcular los elementos de matriz de velocidad en la medida de longitud en WIEN2k para un funcional de intercambio-correlación híbrido basado en un enfoque de diferencias finitas. Para ilustrar la implementación, determinamos los elementos de matriz para transiciones ópticas entre las bandas de conducción y de valencia en GaAs, GaN, (CHNH)PbI y una monocapa de MoS. La no localidad del potencial de intercambio exacto de Hartree-Fock conduce a un fuerte aumento de la fuerza del oscilador, como se observó recientemente en cálculos que emplean pseudopotenciales (Laurien y Rubel: arXiv:2111.14772 (2021)). Obtenemos una expresión analítica para el factor de aumento para la diferencia en los autovalores que no son capturados por la energía cinética. Se espera que estos resultados también puedan ser extendidos a otros potenciales no locales, por ejemplo, una aproximación de muchos cuerpos.
Descripción
Los funcionales híbridos de intercambio-correlación proporcionan una estructura electrónica y propiedades ópticas superiores de semiconductores o aislantes en comparación con potenciales de intercambio-correlación semilocal debido a la mezcla de una porción del potencial de intercambio exacto no local de una teoría de Hartree-Fock. Dado que el potencial no local no conmuta con el operador de posición, los elementos de matriz de momento no capturan completamente la fuerza del oscilador, mientras que los elementos de matriz de velocidad en la medida de longitud sí lo hacen. Hasta ahora, los elementos de matriz de velocidad en la medida de longitud no eran accesibles en el paquete WIEN2k de potencial completo de todos los electrones. Demostramos la viabilidad de calcular los elementos de matriz de velocidad en la medida de longitud en WIEN2k para un funcional de intercambio-correlación híbrido basado en un enfoque de diferencias finitas. Para ilustrar la implementación, determinamos los elementos de matriz para transiciones ópticas entre las bandas de conducción y de valencia en GaAs, GaN, (CHNH)PbI y una monocapa de MoS. La no localidad del potencial de intercambio exacto de Hartree-Fock conduce a un fuerte aumento de la fuerza del oscilador, como se observó recientemente en cálculos que emplean pseudopotenciales (Laurien y Rubel: arXiv:2111.14772 (2021)). Obtenemos una expresión analítica para el factor de aumento para la diferencia en los autovalores que no son capturados por la energía cinética. Se espera que estos resultados también puedan ser extendidos a otros potenciales no locales, por ejemplo, una aproximación de muchos cuerpos.