将SCAN密度函数应用于钻石中的颜色中心
Marek Maciaszek1,2, Vytautas Žalandauskas1, Rokas Silkinis1
1Center for Physical Sciences and Technology (FTMC), Vilnius LT-10257, Lithuania.
The Journal of chemical physics
|August 29, 2023
概括
新的强制约束和适当规范 (SCAN) 函数提供了一种更准确和更具成本效益的方法来研究钻石中的颜色中心. 这些密度函数可以改善量子技术应用中的计算.
科学领域:
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 准确地描述深层色中心对于理解它们的电子和原子结构至关重要.
- 传统的通用梯度近似 (GGA) 函数为缺陷提供不准确的电子结构描述.
- 混合功能提供了更高的准确性,但计算成本显著提高.
研究的目的:
- 为了评估新强烈受约束和适当规范 (SCAN) 的表现,元泛化梯度近似 (meta-GGA) 密度函数.
- 评估SCAN及其衍生品 (rSCAN,r2SCAN) 用于研究钻石中的颜色中心,特别是,,和锡空缺中心.
- 为了比较基于SCAN的计算与标准GGA和混合函数对缺陷属性的准确性.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 使用Kohn-Sham形式主义进行计算.
- 使用SCAN,rSCAN和r2SCAN元GGA函数的应用.
- 对于光学过渡能量,使用了三角形自相一致场 (delta-SCF) 方法.
- 计算了NV-中心的亚亚巴特潜在能量表面和发光线形状.
主要成果:
- SCAN及其衍生品显著提高了计算光学转换能量的准确性,接近混合功能 (HSE) 水平.
- 与NV-中心的GGA和混合函数相比,SCAN函数家族更好地描述了电位能量表面.
- 通过使用SCAN功能,可以更好地计算发光线条形状.
结论:
- 密度函数的SCAN家族为在固体中的色中心的计算研究提供了一个有希望和准确的替代方案.
- 基于SCAN的方法提供了精度和计算成本之间的平衡,使它们适合量子技术应用.
- 这些发现建议SCAN功能用于未来对材料缺陷性质的研究.
