波動関数理論に基づく高精度な第一原理計算手法の開発とそれによる強相関電子系の研究

基于波函数理论的高精度第一性原理计算方法的开发及强相关电子系统的研究

基本信息

批准号：
11J08609
负责人：
越智正之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

今日、第一原理計算に基づく物質科学は、固体物性の微視的理解、またそれに基づく材料設計など、幅広い目的で利用されている。しかし、従来手法では精度の面から取り扱いが困難な系が存在することも広く知られており、本研究課題はその問題を解決するため、「トランスコリレイティッド(TC)法」の理論開発を目的としている。平成25年度は以下の成果が得られた。(1)ジャストロウ因子の最適化手法の幅広い適用 : 平成24年度までに開発してきたジャストロウ因子の最適化手法を、より広い範囲、具体的には水素化リチウムのようなイオン結合性の結晶も含めて適用した。そうした結晶の格子定数も改善されることを確かめ、これらの成果を論文として投稿し、受理された。(2)固体の光吸収スペクトルの高精度な第一原理計算手法の適用 : こちらも平成24年度までに開発してきた手法をより広い範囲に適用した。具体的には、バンドギャップの小さいヒ化ガリウムにも適用し、その光吸収スペクトルの精度が従来の波動関数理論に基づく第一原理計算と比べてよく改善されることを確かめた。(3)MP摂動論とTC法を組み合わせたバンド計算 : 上述(1)のジャストロウ因子最適化によりTC法のバンド計算の精度は向上したが、まだ必ずしも十分ではなく、その精度の重要性は(2)のスペクトル計算にも深く関わることも確かめられた。そこでMP摂動論とTC法を組み合わせ、より高精度なバンド計算を試みた。その結果、MP摂動論の二次の範囲ではTC法のバンド構造は多くの場合あまり変わらないことがわかり、さらなるジャストロウ因子の改善が重要であることを突き止めた。以上、(1)～(3)までの成果は、波動関数理論の固体への適用可能性を従来よりも大幅に広めたものであり、今後の高精度計算の実現に向けた方法論開発において重要な知見を与えるものである。

如今，基于第一个原则计算的材料科学已用于广泛的目的，包括对基于固体物理特性和基于材料设计的微观理解。但是，众所周知，常规方法在处理系统方面存在困难，为了解决此问题，该研究主题旨在发展“跨局相关（TC）方法”的理论。（1）Justrow因子优化方法的广泛应用：开发到2012财年的Justrow因子优化方法已应用于更广泛的范围，特别是包括离子键晶体，例如Hydride锂。我们确认这些晶体的晶格常数也得到了改善，并将这些结果作为纸提交并接受。（2）将高度准确的第一原理计算方法应用于固体的光吸收光谱：此方法在较大范围内也已开发为2012财年。具体而言，它被用较小的带隙应用于砷耐加速度，并确认与基于常规波函数理论的第一原理计算相比，其光吸收光谱的准确性显着提高。（3）结合MP扰动理论和TC方法的频带计算：尽管在上述（1）中的Justrow因子优化中，TC方法的频段计算的准确性已得到改善，但并不总是足够的，并且也已经确认了该准确性的重要性与（2）中的频谱中非常涉及（2）。因此，我们试图将MP扰动理论与TC方法相结合，以执行更准确的频带计算。结果，发现在MP扰动理论的二阶范围内，TC方法的频带结构在许多情况下并不差异，并且justrow因子的进一步改善很重要。上面的结果（1）至（3）大大扩展了波函数理论对固态的适用性，而不是以前，并在未来提供了重要的见解，以开发旨在实现高精度计算的方法。