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第1章 固体缺陷与杂质电子结构方法的研究进展1

1.1 引言1

1.2 形式和计算方法3

1.3 有关DFT-LDA/GGA带隙的问题和相关的解决方案5

1.4 总结11

致谢11

参考文献12

第2章 量子蒙特卡罗方法对于固体点缺陷计算的准确性14

2.1 引言14

2.2 量子蒙特卡罗法15

2.3 以往DMC缺陷计算回顾19

2.4 结果20

2.5 结论23

致谢23

参考文献23

第3章 多体微扰理论下界面和缺陷的电子性质：近期的发展和应用26

3.1 引言26

3.2 多体微扰理论27

3.3 GW的实际执行以及最近的发展29

3.4 对界面能带偏移的准粒子修正38

3.5 缺陷QP修正42

3.6 结论和前景45

致谢45

参考文献45

第4章 最优极化基下GW计算的加速49

4.1 引言49

4.2 GW近似50

4.3 方法：最佳极化基52

4.4 实施和验证55

4.5 实例：a-Si3N4中的点缺陷58

4.6 结论62

致谢62

参考文献62

第5章 屏蔽交换密度泛函下半导体能带结构和缺陷的计算64

5.1 引言64

5.2 屏蔽杂化函数65

5.3 体能带结构和缺陷66

5.4 总结77

致谢77

参考文献77

第6章 固体的HSE屏蔽杂化80

6.1 密度泛函理论基础和简介80

6.2 带隙82

6.3 屏蔽杂化84

6.4 应用85

6.5 结论88

致谢89

参考文献89

第7章 杂化密度泛函理论下的缺陷能级：理论和应用92

7.1 引言92

7.2 计算工具箱93

7.3 杂化泛函计算的一般结果97

7.4 杂化泛函的经验调整参数103

7.5 典型实例研究107

7.6 结论109

致谢110

参考文献111

第8章 准确的带隙能级以及对其他缺陷性能计算可靠性的影响114

8.1 引言114

8.2 KS能级的经验修正方案116

8.3 带隙能级的位置在各种缺陷构型的相对能中的作用118

8.4 基于矫正带隙能级位置的总能量修正119

8.5 准确带隙能级和总能量差的屏蔽杂化泛函计算121

8.6 总结124

致谢125

参考文献125

第9章 ZnO、SnO2和 TiO2中缺陷的LDA＋U和杂化泛函计算127

9.1 引言127

9.2 方法128

9.3总结133

致谢133

参考文献134

第10章 关于点缺陷计算中带隙修正的LDA＋U方法的客观评价：以ZnO中的氧空位为例135

10.1 引言135

10.2 LDA＋U的基本要素135

10.3 LDA＋U与GW的能带结构比较138

10.4 改进的LDA＋U模型139

10.5 有限尺寸的修正141

10.6 排序问题142

10.7 新LDA＋U模型结果143

10.8 与其他结果的比较144

10.9 实验结果的讨论146

10.10 结论147

致谢147

参考文献147

第11章 运用广义Koopmans定理的密度泛函计算预测极化子缺陷态149

11.1 引言149

11.2 广义Koopmans条件151

11.3 用参数化原位泛函校正Koopmans条件153

11.4 在杂化泛函中的Koopmans行为：ZnO中的氮受体155

11.5 局域与离域之间的平衡157

11.6 结论160

致谢160

参考文献160

第12章 密度泛函理论下和其他方法SiO2的计算163

12.1 引言163

12.2 带隙问题164

12.3 哪个带隙？166

12.4 深缺陷态168

12.5 结论169

参考文献170

第13章 克服宽带半导体中双极掺杂困难171

13.1 引言171

13.2 计算方法172

13.3 缺陷能级的对称和占据174

13.4 掺杂困难和掺杂限制规则的起因175

13.5 克服掺杂限制的方法177

13.6 总结190

致谢190

参考文献191

第14章 超晶胞中带电缺陷间的静电相互作用193

14.1 引言193

14.2 真实材料中的静电作用195

14.3 实例200

14.4 结论204

致谢204

附录A DFT中静电体的能量分解204

附录B 超晶胞计算中的校准问题205

参考文献207

第15章 有限温度下点缺陷的形成能量208

15.1 引言208

15.2 方法论209

15.3 结果：空位性质的电子、准谐和非谐的激发222

15.4 结论225

参考文献225

第16章 具有紧束缚速度的精确Kohn-Sham DFT：材料模拟当前技术和未来方向227

16.1 引言227

16.2 AIMPRO Kohn-Sham内核：研究方法及其实现227

16.3 泛函231

16.4 局域化约束下的筛选对角化232

16.5 未来的研究方向与展望237

16.6 结论240

致谢241

参考文献241

第17章 半导体中浅层缺陷超精细相互作用的从头格林函数计算243

17.1 引言243

17.2 从DFT到超精细相互作用244

17.3 模拟缺陷结构247

17.4 浅层缺陷：有效质量近似（EMA）和超越254

17.5 在高应变硅中的磷供体261

17.6 含磷SiC的n型掺杂264

17.7 结论267

致谢267

参考文献267

第18章 半导体中点缺陷激发态光谱的含时密度泛函理论研究271

18.1 引言271

18.2 方法274

18.3 结果与讨论278

18.4 总结283

致谢283

参考文献283

第19章 选用何种电子结构研究缺陷问题：评注286

19.1 引言：历史观点286

19.2 研讨会主题289

19.3 结论298

致谢300

参考文献300