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World File Search System原子位移
立方卤化物钙钛矿的多晶性质
许多常见的晶体结构可以用单个（或极少数）重复的结构模式（“单态结构”）来描述，例如立方卤化物钙钛矿中的八面体。有趣的是，最近积累的证据表明，基于这种从 X 射线衍射获得的宏观平均单态立方（Pm-3m）卤化物钙钛矿的电子结构计算与实验结果存在有趣的偏差。这些偏差包括系统性地太小的带隙、由电子主导的介电常数、合金的负混合焓以及与测量的对分布函数的显著偏差。我们在此表明，通过密度泛函理论最小化系统 T = 0 内部能量会揭示不同低对称局部模式的分布，包括倾斜、旋转和 B 原子位移（“多态网络”）。只有当允许大于最小晶胞尺寸且不几何排除低对称模式时，才会发现这种情况。随着（超）晶胞尺寸的增加，能量相对于单晶胞会降低，在包含约 32 个公式单位（⩾ 160 个原子）后稳定下来。作为无熵内部能量的非热能最小化的结果，这组相关的位移必须代表底层化学键合（孤对键合）所偏好的固有几何形状，因此其起源与分子动力学建模的正常动态热无序不同。事实上，多晶网络，而不是单晶拟设，是高温热扰动发展的核心结构。新出现的物理图像是多晶网络具有高对称性的平均结构，但局部结构基序具有低对称性。我们发现，与单晶网络相比，多晶网络的预测总能量明显较低、带隙较大、介电常数以离子为主，并且与观察到的对分布函数更为吻合。类似的多态情况见于一些立方氧化物钙钛矿的顺电相中，其中局部极化在卤化物钙钛矿中起局部位移的作用；也见于一些 3 d 氧化物的顺磁相中，其中局部自旋配置起着作用。
交换关联函数的层次结构在计算岩盐和闪锌矿半导体晶格热导率中的应用
晶格热导率（κL）是晶体固体的一个重要特性，对热管理、能量转换和热障涂层具有重要意义。基于密度泛函理论（DFT）的计算工具的进步使得能够有效利用基于声子准粒子的方法来揭示各种晶体系统的潜在物理原理。虽然高阶非谐性通常用于解释晶体中的异常传热行为，但DFT中的交换关联（XC）函数对描述非谐性的影响却在很大程度上被忽视了。XC 函数对于确定 DFT 描述固体和分子中电子/离子之间相互作用的准确性至关重要。然而，固体物理中大多数XC泛函主要侧重于计算只需要原子偏离平衡态很小位移（在谐波近似内）的性质，如谐波声子和弹性常数，而非谐性则涉及较大的原子位移。因此，对于XC泛函来说，在非谐性水平上准确描述原子相互作用更具挑战性。本研究采用多种XC泛函,如局部密度近似(LDA)、Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)、固体和表面的修正PBE(PBEsol)、优化的B86b泛函(optB86b)、修正的Tao-Perdew-Staroverov-Scuseria(revTPSS)、强约束和适当范数泛函(SCAN)、正则化SCAN(rSCAN)和正则化恢复SCAN(r2SCAN)以及不同的扰动阶数,包括谐波近似内的声子(HA)加三声子散射(HA+3ph)、用自洽声子理论计算的声子(SCPH)加三声子散射(SCPH+3ph)、SCPH声子加三声子和四声子散射,系统地研究了16种具有岩盐和闪锌矿结构的二元化合物的室温κL。 (SCPH+3,4ph)。结果表明，XC 函数与扰动阶表现出强纠缠，计算出的 κ L 的平均相对绝对误差 (MRAE) 受 XC 函数和扰动阶的强烈影响，导致误差抵消或放大。在 HA+3ph 级别的 revTPSS (rSCAN)、在 SCPH+3ph 级别的 SCAN (r 2 SCAN) 和在 SCPH+3,4ph 级别的 PBEsol (rSCAN) 中实现了最小 (最大) MRAE。在这些函数中，PBEsol 在最高扰动阶下表现出最高的精度。SCAN 相关函数表现出中等精度，但存在数值不稳定性且计算成本高的问题。此外，所有 XC 函数都识别出了四次非谐性对岩盐和闪锌矿结构中 κ L 的不同影响，这归因于这两种结构中不同的晶格非谐性。这些发现对于选择合适的泛函来描述非谐声子提供了有价值的参考，并为高阶力常数计算提供了见解，有助于开发更精确的固体材料XC泛函。