論文の概要: Flat-plane based double-counting free and parameter free many-body DFT+U
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.08391v2
- Date: Wed, 13 Nov 2024 13:46:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-14 19:24:34.274920
- Title: Flat-plane based double-counting free and parameter free many-body DFT+U
- Title（参考訳）: 平板面に基づく二重カウント自由パラメータ自由多体DFT+U
- Authors: Andrew C. Burgess, David D. O'Regan,
- Abstract要約: BLOR は回転不変な DFT+U 関数であり、局所化された部分空間の各実効軌道上で平面条件を別々に強制する。
本研究では,多体誤り(mBLOR)に対処するBLOR関数の拡張を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Burgess et al. have recently introduced the BLOR corrective exchange-correlation functional that is, by construction, the unique simplified rotationally-invariant DFT+U functional that enforces the flat-plane condition separately on each effective orbital of a localized subspace. Detached from the Hubbard model, functionals of this type are both double-counting correction free and, when optimized in situ using appropriate error quantifiers, effectively parameter free. In this work, the extension of the BLOR functional to address many-body errors (mBLOR) is derived. The mBLOR functional is built to enforce the flat-plane condition on the entire subspace, rather than on each orbital individually. In this way inter-orbital errors are corrected on the same footing as the single-particle ones. Focusing on exact test cases with strong inter-orbital interactions, the BLOR and mBLOR functionals were benchmarked against contemporary DFT+U functionals using the total energy extensivity condition on stretched homo-nuclear p-block dimers that represent various self-interaction and static-correlation error regimes. The BLOR functional outperformed all other DFT+$U$ functionals tested, which often act to increase total-energy errors, yet it still yielded large errors in some systems. mBLOR instead yielded low energy errors across all four strongly-correlated dimers, while being constructed using only semi-local approximation ingredients. As mBLOR would not otherwise introduce a band-gap correction in the manner that is a desirable feature of DFT+U, we developed a cost-free technique to reintroduce it automatically by moving the functional's unusual explicit derivative discontinuity into the potential. With this in place, mBLOR is the only known DFT$+U$ functional that opens the bandgap of stretched neutral homo-nuclear dimers without the aid of unphysical spin-symmetry breaking.
- Abstract（参考訳）: Burgessらは最近BLOR補正交換相関関数を導入し、これは構成上、局所化された部分空間の各有効軌道上で平面条件を別々に強制する独自の単純化された回転不変DFT+U関数である。
Hubbardモデルから切り離されたこのタイプの関数は、二重カウント補正と、適切なエラー量化器を用いてその場で最適化された場合には、効果的にパラメータフリーである。
本研究では,多体誤り(mBLOR)に対処するBLOR関数の拡張を導出する。
mBLOR関数は、個々の軌道ではなく、サブスペース全体の平面条件を強制するために構築される。
このように、軌道間誤差は単一粒子と同じ足場で補正される。
軌道間相互作用が強い正確なテストケースに着目し, BLORとmBLORの関数は, 様々な自己反応系と静的相関誤差系を表わすホモ核pブロック二量体に対する全エネルギー拡張条件を用いて, 現代のDFT+U関数に対してベンチマークを行った。
BLOR関数はテストされた他のDFT+$U$関数よりも優れており、総エネルギーエラーを増大させるが、一部のシステムでは大きなエラーを引き起こした。
代わりにmBLORは4つの強相関二量体に低エネルギー誤差を与え、半局所近似材料のみを用いて構築した。
mBLORはDFT+Uの望ましい特徴であるバンドギャップ補正を導入しないため,機能的特異な明示的微分不連続性を電位に移動させることにより,自動的に再導入するコストフリー手法を開発した。
これにより、mBLORは非物理的スピン対称性の破れを伴わずに、拡張された中性ホモ核二量体のバンドギャップを開く唯一のDFT$+U$関数である。
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