激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子GW近似課件

激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子gw近似課件引言激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子近似理論gw近似的理論框架激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子gw近似計(jì)算實(shí)例激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子gw近似的局限性和改進(jìn)方案結(jié)論與展望01引言激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似是一種研究材料電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的理論方法激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似基于密度泛函理論(DFT)和格林函數(shù)(Green'sfunction)激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似考慮了電子-電子相互作用和電子-聲子相互作用背景介紹探究激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似的準(zhǔn)確性和可靠性，分析其對(duì)材料電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的影響激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似能夠更準(zhǔn)確地描述材料的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，有助于研究新型材料和設(shè)計(jì)新材料研究目的和意義研究意義研究目的研究現(xiàn)狀目前，激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似已被廣泛應(yīng)用于研究材料的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，取得了許多重要的研究成果發(fā)展趨勢未來，激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似將更加完善和精確，能夠更準(zhǔn)確地描述材料的電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，有助于研究新型材料和設(shè)計(jì)新材料研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢02激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子近似理論準(zhǔn)粒子近似方法在半導(dǎo)體物理中，準(zhǔn)粒子近似方法是一種描述電子和空穴的有效方法。它假設(shè)在晶體中運(yùn)動(dòng)的電子和空穴可以被視為具有一定質(zhì)量的粒子，而忽略了它們與其它電子或空穴的相互作用。準(zhǔn)粒子波函數(shù)準(zhǔn)粒子波函數(shù)是一種描述準(zhǔn)粒子的量子力學(xué)波函數(shù)。它通常被用來描述在半導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)的電子和空穴。準(zhǔn)粒子能量準(zhǔn)粒子能量是指準(zhǔn)粒子在運(yùn)動(dòng)中具有的能量。它通常被用來描述半導(dǎo)體中電子和空穴的能量狀態(tài)。激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子近似方法半導(dǎo)體能帶理論01半導(dǎo)體能帶理論是描述半導(dǎo)體中電子和空穴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的理論。它預(yù)測了電子和空穴的能量狀態(tài)以及它們?cè)陔妶龌虼艌鲋械男袨椤＜ぐl(fā)態(tài)的形成02當(dāng)半導(dǎo)體受到外部能量（例如光子）的激發(fā)時(shí)，電子可以從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成激發(fā)態(tài)。準(zhǔn)粒子近似在激發(fā)態(tài)下的適用性03在激發(fā)態(tài)下，準(zhǔn)粒子近似仍然可以有效地描述電子和空穴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)橥獠磕芰恳呀?jīng)足夠使電子躍遷到導(dǎo)帶。激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子近似理論基礎(chǔ)密度泛函理論是一種計(jì)算材料電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的方法。它可以用來計(jì)算準(zhǔn)粒子的能量、波函數(shù)以及它們?cè)诎雽?dǎo)體中的分布情況。密度泛函理論GW近似是一種計(jì)算材料電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的方法。它可以用來計(jì)算準(zhǔn)粒子的能量、波函數(shù)以及它們?cè)诎雽?dǎo)體中的分布情況。在GW近似中，電子和空穴被視為具有一定質(zhì)量的粒子，它們之間的相互作用被考慮進(jìn)來。GW近似激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子近似計(jì)算方法03gw近似的理論框架gw近似中的耦合強(qiáng)度描述了電子與光子相互作用強(qiáng)度對(duì)電子自能的影響。gw近似的適用范圍討論了gw近似在哪些情況下適用，以及其局限性。gw近似的物理圖像描述了電子與光子相互作用導(dǎo)致的電子自能修正。gw近似的基本原理量子電動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)介紹了量子電動(dòng)力學(xué)的基本原理，為gw近似的推導(dǎo)提供了理論基礎(chǔ)。費(fèi)米黃金規(guī)則描述了費(fèi)米黃金規(guī)則的物理含義及其在gw近似中的應(yīng)用。微擾論介紹了微擾論的基本原理，為gw近似的推導(dǎo)提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。gw近似的理論基礎(chǔ)123描述了如何使用gw近似計(jì)算基態(tài)電子自能?；鶓B(tài)計(jì)算方法描述了如何使用gw近似計(jì)算激發(fā)態(tài)電子自能。激發(fā)態(tài)計(jì)算方法詳細(xì)介紹了在進(jìn)行g(shù)w近似計(jì)算時(shí)需要解決的數(shù)值問題以及相應(yīng)的解決方案。數(shù)值實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)gw近似的計(jì)算方法04激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子gw近似計(jì)算實(shí)例選擇硅納米線作為研究對(duì)象，利用量子力學(xué)模型構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其電子結(jié)構(gòu)。材料選擇與模型構(gòu)建采用準(zhǔn)粒子GW近似方法，該方法在硅納米線的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算中被廣泛應(yīng)用。計(jì)算方法先利用密度泛函理論計(jì)算硅納米線的能帶結(jié)構(gòu)，然后利用GW近似計(jì)算硅納米線的光學(xué)性質(zhì)。計(jì)算流程硅納米線的電子結(jié)構(gòu)在GW近似下得到了很好的描述，其能隙大小、光學(xué)吸收性質(zhì)等都得到了合理的預(yù)測。計(jì)算結(jié)果計(jì)算實(shí)例一：硅納米線的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算ABCD材料選擇與模型構(gòu)建選擇碳納米管作為研究對(duì)象，利用量子力學(xué)模型構(gòu)建其幾何結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其電子結(jié)構(gòu)。計(jì)算流程先利用密度泛函理論計(jì)算碳納米管的能帶結(jié)構(gòu)，然后利用GW近似計(jì)算碳納米管的電子態(tài)密度和光學(xué)性質(zhì)。計(jì)算結(jié)果碳納米管的電子結(jié)構(gòu)在GW近似下得到了很好的描述，其電子態(tài)密度分布、光學(xué)吸收性質(zhì)等都得到了合理的預(yù)測。計(jì)算方法采用準(zhǔn)粒子GW近似方法，該方法在碳納米管的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算中也得到了廣泛應(yīng)用。計(jì)算實(shí)例二：碳納米管的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算材料選擇與模型構(gòu)建選擇金屬表面吸附體系作為研究對(duì)象，利用量子力學(xué)模型構(gòu)建吸附分子的幾何結(jié)構(gòu)，并計(jì)算其電子結(jié)構(gòu)。計(jì)算流程先利用密度泛函理論計(jì)算金屬表面的能帶結(jié)構(gòu)，然后利用GW近似計(jì)算吸附分子的電子結(jié)構(gòu)和吸附能。計(jì)算方法采用準(zhǔn)粒子GW近似方法，該方法在金屬表面吸附體系的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算中也得到了應(yīng)用。計(jì)算結(jié)果金屬表面吸附體系的電子結(jié)構(gòu)在GW近似下得到了很好的描述，其電子態(tài)密度分布、吸附能等都得到了合理的預(yù)測。計(jì)算實(shí)例三05激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子gw近似的局限性和改進(jìn)方案01GW近似只能對(duì)電子結(jié)構(gòu)給出近似描述，無法精確計(jì)算出所有電子狀態(tài)。只能給出電子結(jié)構(gòu)的近似描述02GW近似對(duì)基態(tài)和激發(fā)態(tài)的描述不一致，可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不準(zhǔn)確。對(duì)基態(tài)和激發(fā)態(tài)的描述不一致03GW近似的計(jì)算量較大，難以應(yīng)用于較大或復(fù)雜的體系，限制了其應(yīng)用范圍。計(jì)算量大，難以處理復(fù)雜體系激發(fā)態(tài)的準(zhǔn)粒子gw近似的局限性結(jié)合密度泛函理論（DFT）將GW近似與DFT結(jié)合，利用DFT的精確性來提高GW近似的準(zhǔn)確性?？紤]電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)引入更高級(jí)別的電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)，以更準(zhǔn)確地描述電子狀態(tài)?？紤]動(dòng)態(tài)電子關(guān)聯(lián)在GW近似中考慮動(dòng)態(tài)電子關(guān)聯(lián)，以更準(zhǔn)確地描述激發(fā)態(tài)的電子結(jié)構(gòu)。改進(jìn)方案一030201通過改進(jìn)GW近似中的近似方法，提高其準(zhǔn)確性。發(fā)展高精度的GW近似將更高級(jí)別的微擾理論引入到GW近似中，以更準(zhǔn)確地描述電子狀態(tài)。引入更高級(jí)別的微擾理論將GW近似與多體方法結(jié)合，以更準(zhǔn)確地描述電子狀態(tài)和物理性質(zhì)。結(jié)合多體方法改進(jìn)方案二：開發(fā)更精確的gw近似計(jì)算方法06結(jié)論與展望建立了一套完整的激發(fā)態(tài)準(zhǔn)粒子GW近似計(jì)算方法，適用于研究半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論計(jì)算結(jié)果，證明了該方法在研究半導(dǎo)體材料中的可靠性，并深入探討了電子與聲子相互作用對(duì)電子結(jié)構(gòu)的影響。針對(duì)不同半導(dǎo)體材料，對(duì)該方法進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，提高了計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。研究成果總結(jié)進(jìn)一步研究不同類型半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)，拓展準(zhǔn)粒子GW