論文の概要: Accelerating GW calculations of point defects with the defect-patched
screening approximation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.01644v1
- Date: Mon, 2 Oct 2023 21:18:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-04 18:49:41.671185
- Title: Accelerating GW calculations of point defects with the defect-patched
screening approximation
- Title(参考訳): 欠陥パッチスクリーニング近似による点欠陥のGW計算の高速化
- Authors: Du Li, Zhen-Fei Liu, Li Yang
- Abstract要約: 本稿では,多電子スクリーニングのシミュレーションコストを削減し,点欠陥のGW計算を高速化することを提案する。
このアプローチはスーパーセルの多くの伝導状態の和を避ける。
単一光子源、量子量子ビット、量子センサーなどの新しい用途のために、欠陥構造や材料を高速にスクリーニングする方法を舗装する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 11.346868198458122
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The GW approximation has been widely accepted as an ab initio tool for
calculating defect levels with many-electron effect included. However, the GW
simulation cost increases dramatically with the system size, and,
unfortunately, large supercells are often required to model low-density defects
that are experimentally relevant. In this work, we propose to accelerate GW
calculations of point defects by reducing the simulation cost of the
many-electron screening, which is the primary computational bottleneck. The
random-phase approximation of many-electron screening is divided into two
parts: one is the intrinsic screening, calculated using a unit cell of pristine
structures, and the other is the defect-induced screening, calculated using the
supercell within a small energy window. Depending on specific defects, one may
only need to consider the intrinsic screening or include the defect
contribution. This approach avoids the summation of many conductions states of
supercells and significantly reduces the simulation time. We have applied it to
calculating various point defects, including neutral and charged defects in
two-dimensional and bulk systems with small or large bandgaps. The results
consist with those from the direct GW simulations, and the agreements are
further improved at the dilute-defect limit, which is experimentally relevant
but extremely challenging for direct GW simulations. This defect-patched
screening approach not only clarifies the roles of defects in many-electron
screening but also paves the way to fast screen defect structures/materials for
novel applications, including single-photon sources, quantum qubits, and
quantum sensors.
- Abstract(参考訳): GW近似は多電子効果を含む欠陥レベルを計算するためのab initioツールとして広く受け入れられている。
しかしながら、gwシミュレーションのコストはシステムサイズによって劇的に増加し、残念ながら大きなスーパーセルは実験的に関連する低密度欠陥をモデル化するためにしばしば必要となる。
本研究では,計算ボトルネックである多電子スクリーニングのシミュレーションコストを低減し,点欠陥のgw計算を高速化する。
多電子スクリーニングのランダム位相近似は、プリシン構造の単位セルを用いて計算される内在的スクリーニングと、小さなエネルギーウィンドウ内のスーパーセルを用いて計算された欠陥誘発スクリーニングの2つの部分に分けられる。
特定の欠陥によっては、本質的なスクリーニングを検討するか、欠陥貢献を含めるだけでよい。
このアプローチはスーパーセルの多くの伝導状態の総和を避け、シミュレーション時間を著しく削減する。
小型・大型のバンドギャップを持つ2次元およびバルク系の中性および帯電欠陥を含む様々な点欠陥の計算に応用した。
結果は直接GWシミュレーションの結果から成り、直接GWシミュレーションでは実験的に関係するが極めて困難である希薄な欠陥限界でさらに改善される。
この欠陥パッチによるスクリーニングアプローチは、多電子スクリーニングにおける欠陥の役割を明らかにするだけでなく、単一光子源、量子量子ビット、量子センサーを含む新しい応用のための高速スクリーン欠陥構造や材料への道を開く。
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