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計算材料科學

使用LDA或GGA交換相關泛函的標準DFT計算結果的傾向，下列何者正確？

  1. A對半導體與絕緣體的能隙大致有估計得比實驗值偏大的傾向，矽以GGA約為2 eV
  2. B對半導體與絕緣體的能隙有估計得比實驗值小的傾向，矽以GGA約為0.6 eV
  3. C不只0 K的基態，有限溫度的自由能與熔點也只需1次結構最佳化就能直接得到
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正確答案：B. 對半導體與絕緣體的能隙有估計得比實驗值小的傾向，矽以GGA約為0.6 eV

以LDA或GGA由Kohn-Sham方程式的本徵值差讀取能隙時，會比實驗值小，這是眾所周知的。矽以GGA約為0.6 eV，約為實驗值1.12 eV的一半，說成估計偏大的敘述把傾向弄反了。需要正確值時，使用混成泛函或GW近似。另一方面，晶格常數、彈性模數、形成能這類與基態總能量有關的量，對許多物質都能以良好精度求得。一般的DFT是0 K基態的計算，因此要得到有限溫度的性質，必須結合晶格振動（聲子）的計算或分子動力學。此外，標準的泛函無法良好表示凡得瓦力，因此對層狀物質或吸附會加上修正。

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