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一键收藏 | NAMD与载流子动力学专题培训合集

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激发态的载流子动力学广泛存在于各类与外场相关的物理过程中,它包含了载流子的实时演化与多种自由度的耦合,是凝聚态物理中重要的研究分支。深入了解激发态的载流子动力学机制,不仅有利于基础研究,还能帮助人们理解并调控光电器件和光催化过程。

PWmat提供了两种手段来研究超快载流子动力学:实时/含时密度泛函理论(rt-TDDFT)和非绝热分子动力学(NAMD),后者适用于大体系的模拟(例如,原子数大于100的体系),是一种近似方法,忽略载流子运动对核运动的影响。


NAMD的概念


非绝热分子动力学(NAMD)主要对应经典路径近似下的非绝热分子动力学。该方法的主要应用场景是凝聚态中的载流子动力学问题、光催化过程中的界面超快电子转移问题以及光致退磁问题。它可以包含声子对电子的影响,这是因为非绝热耦合矢量中显含原子核的速度以及不同时刻的波函数和本征值。

但是,由于使用的是经典路径近似,该方法不能包含电子的动力学过程对原子核的反馈。此外,NAMD不能包含电子-电子相互作用,因为经典路径上的所有构型的波函数都是基态的计算结果,额外添加的电子或者空穴只是依赖由非绝热耦合矢量计算得到的跃迁概率而行动,它们既不能影响已经计算完的Kohn-Sham轨道,也不能影响其它作为研究对象的激发态的电子/空穴。当然,这种近似的前提条件是激发的电子-空穴的浓度都不是太高。

PWmat的NAMD方法主要特点


  1. 在做BOMD产生原子核轨迹的过程中,直接输出了两个时刻间波函数的内积,这样就避免了再对轨迹上的构型做自洽计算求解波函数的过程,既节约了计算时间又节约了存储空间。

  2. 在处理退相干和细致平衡的方法上,PWmat并没有采用FSSH,而是使用了由汪林望老师发展的P-matrix方法(🔗),该方法也是将含时薛定谔方程采用密度矩阵形式进行重新表述,通过密度矩阵非对角项衰减来描述退相干过程。

  3. 此外,这些非对角项被分为两部分,分别对应能量增加和能量降低的电子跃迁。通过将玻尔兹曼因子应用于能量增加的跃迁来实现细致平衡。

来源:龙讯旷腾
半导体电子UM理论材料分子动力学
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-01-09
最近编辑:13小时前
龙讯旷腾
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