基于第一性原理的紧束缚模型及其在材料科学中的应用

报告人

Prof. Lixin He (何力新)

USTC

时间

2023年9月26日（星期二）上午10：00

地点

物质科学教研楼B902会议室

何力新教授1994年毕业于中国科技大学物理系，并于1997年获中国科技大学硕士学位。1998-2003年在美国Rutgers物理系师从David Vanderbilt教授学习第一性原理的计算方法，并获博士学位。2003.9-2006.1在美国国家再生能源实验室Dr. Alex Zunger领导的固体理论小组从事半导体量子点的理论研究工作。2006年1月作为国外杰出人才引进至中国科技大学中科院量子信息重点实验室工作。2010年获基金委杰出青年科学基金。2012年入选IOP fellow（UK）。2011-2015任科技部量子调控“量子通信网络和量子仿真关键器件的物理实现”首席科学家。

报告摘要

我将介绍我们团队开发的基于第一性原理紧束缚模型的材料计算软件PYATB。PYATB能够通过与基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件ABACUS的接口，直接生成紧束缚模型，避免了生成最大局域化Wannier函数的过程。PYATB能够高效的计算能带及相关的性质，包括材料的拓扑和线性及非线性光学性质。在本报告中，我将介绍两个利用PYATB研究材料性质的例子。在第一个例子中，我们通过能带反折叠方法研究了MnBi₂Te₄表面磁性对其拓扑表面态的影响，发现当最外层Mn原子的磁序减弱时，可以大幅度降低其表面态的能隙，但由于第二层Mn原子磁性的影响，表面整体呈现铁磁性，证实了表面磁性可以与“无”能隙的拓扑表面态共存。在第二个例子中，我们研究了单层SnTe铁电材料中的位移电流效应。我们发现单层SnTe中存在巨大的非线性光位移电流效应，但其线性光学响应极弱，导致了这种材料具有极大的Glass系数。我们分析了这种巨大位移电流的产生机制，发现这是由于在光跃迁矩阵组成的黎曼空间中存在奇点，导致位移矢量发散而引起的。这种激发态空间的奇点可以类比于基态能带的Weyl点。