GW近似による第一原理電子構造計算法の開発と遷移金属化合物への応用

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640456
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 藤原 毅夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90011113)
• 研究分担者: 星 健夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教務職員 (80272384) ; 山元 進 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30262041)
• キーワード: 相関の強い系の電子構造 / 第一原理電子構造計算 / 密度汎関数理論 / 1電子グリーン関数 / 自己エネルギー / GW近似 / LMTO法

研究概要

相関の強い系(遷移金属固体、遷移金属酸化物、稀土類金属)などの電子構造を第一原理から求めあるいはその物性を予測することが強く求められている。今日、多くの固体、分子等の電子構造を第一原理的に求めることが可能になっているがそれらは密度汎関数理論特にそのうちの局所密度近似(LDA=Local Density Approximation)あるいは密度勾配展開(GGA=Generalized Gradient Approximation)によっている。しかし上記の相関の強い系、あるいは励起状態に対してはこれらの方法が不十分であることが明らかになってきた。
本研究では変分原理にもとづく密度汎関数理論によらず、直接に1電子グリーン関数の自己エネルギーを、動的遮蔽効果の最低次の項を求めることで取り扱うGW近似を発展させることを目的としている。
固体中の電子の波動関数をLMTOの構造因子を用いて展開することによりクーロン積分を精度良く見積もることができた。さらに積分の工夫やヒルベルト変換を用いることにより、計算時間を数1000分の一に短縮することができた。これにより手軽に研究室内のワークステーションでGW近似の計算を実行することを可能にした。現在、遷移金属の計算を実行して計算のチェックを行っている。また LSDA+U法による計算を実行し、Nd1-xSrxMnO3の軌道秩序などを議論した。

研究成果

• [文献書誌] T.Hoshi and T.Fujiwara: "Towards large-scale fully-selfconsistent LDA-electrocnic structure calculations (Order-N Method)" in proceedings of International Symposium on Physics of Complex Liquids,Edited by F.Ypnezawa,K.Tsuji,K.Kaji,M.Doi,T.Fujiwara. pp.129-143 (1998)
• [文献書誌] S.Roche and T.Fujiwara: "Fermi Surface and Temperature Dependence of Conductivity in Quasicrystals" Phys.Rev.B. 58,No13,. 11338-11344 (1998)
• [文献書誌] Y.Miyata,T.Fujiwara,S.Yamamoto and T.Hoshi: "Dynamical electron-ion coupling in the ionic conductor alpha-NaSn" Phys.Rev.B. (1998)
• [文献書誌] T.Fujiwara and M.Korotin: "Spin and Orbital Ordering of Nd{1-x}Sr{x}MnO3 from LDA+U calculations" Phys.Rev.B. (1998)
• [文献書誌] T.Fujiwara,M.Arai and Y.Ishii: "LSDA and Self-Interaction Correction in The strong Coulomb correlations and electronic structure calculations : beyond Local Density Approximation,Ed.bv V.Anisimov" Gordon and Breach Science Publishers,(1999)
• [文献書誌] T.Fujiwara: "Theory of Electronic Structure Quasicrystals edited by Stadnik," Springer-Verlag,(1999)