第一性原理计算及其应用PPT讲稿.ppt

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1、第一性原理第一性原理计算及其算及其应用用第1页，共42页，编辑于2022年，星期一1 波粒二象性波粒二象性2 薛定谔方程薛定谔方程3 多体问题多体问题4 Hartree方程方程5 密度泛函理论（密度泛函理论（DFT）6 第一性原理计算举例第一性原理计算举例7 Never End 1第2页，共42页，编辑于2022年，星期一波粒二象性波粒二象性Louis de Broglie(1924)Louis de Broglie(1924)Louis de Broglie(1924)2第3页，共42页，编辑于2022年，星期一波粒二象性波粒二象性Louis de Broglie(1924)Louis de

2、 Broglie(1924)Louis de Broglie(1924)2第4页，共42页，编辑于2022年，星期一波粒二象性波粒二象性Louis de Broglie(1924)Louis de Broglie(1924)Louis de Broglie(1924)2第5页，共42页，编辑于2022年，星期一波粒二象性波粒二象性Louis de Broglie(1924)M.Bron(1926)Louis de Broglie(1924)Louis de Broglie(1924)2第6页，共42页，编辑于2022年，星期一薛定谔方程薛定谔方程Schrdinger(1926)3第7页，共42

3、页，编辑于2022年，星期一薛定谔方程薛定谔方程Schrdinger(1926)Heisenberg(1926)3第8页，共42页，编辑于2022年，星期一薛定谔方程薛定谔方程Schrdinger(1926)Heisenberg(1926)Dirac(1928)3第9页，共42页，编辑于2022年，星期一多原子体系的薛定谔方程多原子体系的薛定谔方程4第10页，共42页，编辑于2022年，星期一多原子体系的薛定谔方程多原子体系的薛定谔方程4第11页，共42页，编辑于2022年，星期一多原子体系的薛定谔方程多原子体系的薛定谔方程4第12页，共42页，编辑于2022年，星期一多体问题的复杂性多体问题

4、的复杂性5第13页，共42页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第14页，共42页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第15页，共42页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第16页，共42页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第17页，共42页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第18页，共42页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第19页，共4

5、2页，编辑于2022年，星期一Hartree 方程方程Hartree(1928)6第20页，共42页，编辑于2022年，星期一密度泛函理论（密度泛函理论（DFT）Walter Kohn et al:Offered a important method of calculation in 1964粒子数密度函数是决定系统基态物理性质的基本参量以基态密度为变量，将体系能量最小化之后就得到了基态能量Hohenberg-Kohn定理7第21页，共42页，编辑于2022年，星期一 1998 Nobel Prize in Chemistry to Walter Kohn8第22页，共42页，编辑于2022

6、年，星期一Kohn-Sham 方程方程9第23页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程方程9第24页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程方程9第25页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程方程External potential acting on electrons9第26页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程方程External potential acting on electrons9第27页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程中对势函数的处理方程中对势函数的处理10第2

7、8页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程中对势函数的处理方程中对势函数的处理赝势近似10第29页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程中对势函数的处理方程中对势函数的处理赝势近似10第30页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程中对势函数的处理方程中对势函数的处理赝势近似10第31页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程中对势函数的处理方程中对势函数的处理赝势近似LDA10第32页，共42页，编辑于2022年，星期一Kohn-Sham 方程中对势函数的处理方程中对势函数的处理赝势近似LDAGGA10第33

8、页，共42页，编辑于2022年，星期一解解Kohn-Sham方程的流程图方程的流程图.nin(r)n(r)=nat(r)求解、Vxc、Veff求解Kohn-Sham方程得到i由i构造nout(r)比较nin与 nout(r)计算总能EtotNoYesnin与nout混合原子计算精度控制NoYes输出结果：Etot、i、n(r)Vxc、Veff、En(k)、N(E)11从原理上可以获得任意精度第34页，共42页，编辑于2022年，星期一第一性原理计算实例第一性原理计算实例12第35页，共42页，编辑于2022年，星期一第一性原理计算实例第一性原理计算实例12第36页，共42页，编辑于2022年，

9、星期一Rakitin,A.,C.Papadopoulos,et al.(2003).Carbon nanotube self-doping:Calculation of the hole carrier concentration.Physical Review B 67(3):4.13第一性原理计算实例第一性原理计算实例Egap第37页，共42页，编辑于2022年，星期一V.Zolyomi and J.Kurti,Physical Review B 70,085403(2004).14第38页，共42页，编辑于2022年，星期一Never End 15第39页，共42页，编辑于2022年，星

10、期一Never End spinExternal FieldExcited StatesTemperatureTime-dependentTransport15第40页，共42页，编辑于2022年，星期一参考文献参考文献1 Kohanoff J 2006 Electronic Structure Calculations for Solids and Molecules(Cambridge:Cambridge University Press)2 Martin R M 2004 Electronic Structure(Cambridge:Cambridge University Press)3 Ouyang M,Huang J L,Cheung C L and Lieber C M 2001 Science 292 7024 Zolyomi V and Kurti J 2004 Physical Review B 70 0854035 Rakitin A,Papadopoulos C and Xu J M 2003 Phys.Rev.B 67 0334116第41页，共42页，编辑于2022年，星期一第42页，共42页，编辑于2022年，星期一