报告题目：大尺度器件材料第一性原理仿真：缀加屏蔽球面波和随机格林函数方法
报告人：柯友启 研究员，上海科技大学
报告时间：2024年4月12日（星期五）上午10：00-11：30
报告地点：致知楼3624会议室
报告摘要：
Kohn-Sham密度泛函理论（DFT）是当今材料和器件第一性原理计算的一个核心方法，如何快速求解Kohn-Sham方程是实现大尺度器件材料DFT仿真的关键问题。其中主要涉及方程离散化表示以及矩阵方程的求解方法两个问题。本报告将介绍我们最近完成的相关工作：（I）缀加屏蔽球面波（ASSW）具有高度局域化且最小完备性和高物理透明度的特点，可以实现Kohn-Sham体系的最小表示，但面临复杂间隙区准确全电荷密度，全势能以及高精度哈密顿量矩阵的方便计算等难点。我们通过引入一个光滑的辅助缀加屏蔽球面波，并结合实空间高精度计算技术来实现全电子全势能的ASSW-DFT电子结构自洽计算方法，得到了准确的材料系统的总能。（II）传统求解Kohn-Sham方程一般涉及其本征态的全态计算，其计算复杂度是立方标度，严重限制了材料模拟的尺寸，因此亟待发展低线性标度的DFT计算方法。我们最近将随机态结合格林函数方法，即随机格林函数方法，并利用Krylov子空间投影技术来实现低线性标度求解Kohn-Sham系统的密度矩阵。对于大体系，相对于传统方法，随机格林函数可以获得多个数量级的加速，使直接计算变得可行。我们发现对于水分子团簇，与严格计算对比，可以取得总能误差小于1 meV/H2O。
报告人简介：
柯友启，上海科技大学物质科学与工程学院终身教授和研究员；2011在加拿大麦吉尔大学物理系获得博士学位，师从Hong Guo教授，之后进入普林斯顿大学Emily Ann Carter教授课题组从事博士后研究，2014年加入上海科技大学， 至今已经在PRL，PRB，JPCL等核心期刊发表研究论文近40篇。柯友启的研究主要集中在材料和器件全量子仿真的计算方法，已开展的工作包括：(I) 针对无序纳米电子器件模拟，发展第一性原理非平衡态平均场方法；(II) 开发基于缀加屏蔽球面波紧束缚最小表示的全电子全势DFT计算方法；(III) 针对大尺度材料和器件仿真难题，发展低线性标度的随机格林函数方法；（IV）针对广义非对角无序难题，发展辅助平均场理论。基于这些理论方法的发展，已经形成了一个自主发展的原子级仿真程序系统SIGMAX。
