比较基于线性响应理论的Hubbard参数与基于Hartree-Fock方法得到的Hubbard参数

摘要

含有局域U和晶位间V Hubbard修正的密度泛函理论（DFT+U+V）被广泛用于预测过渡金属和稀土化合物的性质，但其准确性在很大程度上取决于这些参数的获取方式。虽然这些参数可以通过实验方法确定，但第一性原理方法能提供更好的一致性，尽管它们的结果可能存在差异，且目前缺乏系统的比较。在这里，我们比较了两种常用的方法：线性响应理论（LRT）和基于Hartree-Fock的赝杂化泛函形式主义，这两种方法分别应用于代表性的氧化物（MnO、NiO、CoO、FeO、BaTiO₃、ZnO和ZrO₂）。对于部分占据的过渡金属d态，两种方法得到的U值相当；但对于几乎空或完全填充的d壳层，它们的结果存在显著差异。对于O-2p态，LRT系统性地预测出较大的U值（约10eV），而赝杂化方法则给出依赖于系统的值。晶位间V的差异更大：LRT得到的值较小（<1eV），而赝杂化方法由于考虑了电荷重分布，得到的值较大（约3eV）。我们进一步表明，赝势的选择（它决定了Hubbard投影算符）会影响参数及其一致性。总体而言，尽管这两种方法之间存在某些相似之处，但它们基于不同的假设，从而导致对材料性质预测的结果存在差异。