博文
研究快讯 | VASP2KP: 通过第一性方法计算kp模型和朗德g因子
|
EXPRESS LETTER
VASP2KP: k⋅p Models and Landé g-Factors from ab initio Calculations
Sheng Zhang (章盛), Haohao Sheng (盛昊昊), Zhi-Da Song (宋志达), Chenhao Liang (梁晨昊), Yi Jiang (蒋毅), Song Sun (孙松), Quansheng Wu (吴泉生), Hongming Weng (翁红明), Zhong Fang (方忠), Xi Dai (戴希), and Zhijun Wang (王志俊)
Chin. Phys. Lett. 2023 40 (12): 127101
DOI: 10.1088/0256-307X/40/12/127101
文章亮点
基于第一性原理计算软件VASP开发了一种开源计算软件包VASP2KP，其可以自动化地构建材料的有效kp模型和塞曼耦合哈密顿量，并计算相应kp参数和朗德g因子。材料模型哈密顿方法在物理领域有着广泛应用，这项工作将极大改善研究效率，系统地预测材料的基本物性，如电子有效质量和能带朗德g因子。该程序包将在材料物理领域广泛使用，基于DFT的全带kp模型可以像Wannier函数一样流行。
VASP2KP的工作流程图。1. vasp2mat根据VASP的波函数得到广义动量矩阵，自旋矩阵和晶体对称性操作表示矩阵。2. IRVSP根据VASP的波函数得到指定布里渊区k点和能带的不可约表示。3. mat2kp通过以上输入自动构建有效kp模型和塞曼耦合哈密顿量，计算kp参数与朗徳g因子。
VASP2KP: 通过第一性方法计算kp模型和朗德g因子
研究背景
电子能带结构在凝聚态物理和材料科学领域具有非常重要的意义，为晶体材料中电子的行为提供了重要的参考。随着密度泛函理论的建立，多个第一性原理计算软件被开发出来，可以直接计算材料的能带。但是材料的能带往往非常复杂，使得其物理图像很难被理解。然而，kp模型仅包含少数对物理性质影响较大的能带，并且由于其解析和简洁的哈密顿量形式，使得其在凝聚态物理当中有着举足轻重的作用。此外，当材料加上外磁场时，塞曼耦合哈密顿量中的朗德g因子成为了关键的参数。但是，目前没有软件包通过第一性原理方法直接计算材料的kp模型的参数和塞曼耦合的朗德g因子。
内容简介
最近，中国科学院物理研究所和北京大学研究团队基于第一性原理计算软件开发了VASP2KP开源软件程序包，通过VASP的计算结果自动地构建材料低能有效kp模型和塞曼耦合哈密顿量，以及计算相应的kp参数和朗德g因子。VASP2KP包含两部分：VASP软件补丁vast2mat和后处理python代码mat2kp。vasp2mat可以根据VASP产生的波函数计算广义动量矩阵、自旋矩阵和晶体对称性操作算符的表示矩阵。mat2kp可以系统地生成有效kp哈密顿量和塞曼耦合哈密顿量，并计算kp参数和朗德g因子。我们将VASP2KP应用到一些典型材料，得到的电子有效质量和朗德g因子与实验上符合的较好。
研究意义和重要性
材料科学中kp有效哈密顿方法有着广泛应用，这项工作引起该领域学者的广泛关注，并吸引更多的研究人员使用该软件包来研究材料物理性质。此外，对于没有朗徳g因子实验数据的材料，可以使用该软件包进行理论预测，从而指导实验发现和协助器件设计。
研究快讯集锦
共线反铁磁中的手性狄拉克费米子
三类Kagome结构的高通量计算及热力学稳定性评估
利用深度学习预测复杂网络的热导特性
La3Ni2O7高温超导电性的微观有效模型及密度矩阵重正化群研究
活性转子系统的局域转动阻塞和多级超均匀性
拓扑半金属磷化钼中的巨大非线性光学效应
具有超宽温域、低电流可调性的巨二维斯格明子拓扑霍尔效应
超离子态冰相变导致的反常热输运
FeGe中的电子关联诱导的电荷密度波
等离子体输运中的扩散拓扑物相
用于同质架构储备池计算的莫尔突触晶体管
基于非厄米趋肤效应的二维传热调控
钪刷新元素超导温度
通过梯度下降法实现声子晶体的逆向设计
几何热电泵浦：不同于塞贝克和热释电的新型能量效应
二维AlH2单层：零维电子态与超导电性共存
阿秒X射线俄歇电子谱学
二维材料中实现声子聚焦
石墨烯花状缺陷诱导的原子尺度谷滤波效应
通过电偶极覆盖层调控范德华材料层间相互作用
通过 H 的表面饱和实现cg-N在环境条件下的稳定存在
可在零下100 ℃工作的锂离子电池
基于电子体系的高随机性高稳定性的无后处理量子随机数发生器
二维半导体包覆和范德华接触的晶体管构筑方法
点此浏览所有Express Letters
CPL Express Letters栏目简介
为了保证重要研究成果的首发权和显示度，CPL于2012年6月开设了Express Letters栏目。此栏目发表速度快，学术质量高。截至2020年底，平均每篇被引用约20次，已经在国内物理学界建立起良好口碑与声望，来稿数量不断增加。
研究快讯67研究快讯 · 目录上一篇阅读原文
https://wap.sciencenet.cn/blog-3426263-1415316.html
上一篇：《物理世界》研究进展: 具有超宽温域、低电流可调性的巨二维斯格明子拓扑霍尔效应
下一篇：喜讯 | CPL论文入选第八届中国科协优秀科技论文
