2024-01-03 アルゴンヌ国立研究所(ANL)
◆WESTプロジェクトの一環として公開され、大学のMarco Govoni率いるMICCoMチームによって開発されました。このツールは、量子情報の基本単位であるキュービットを含む新しい技術の基盤となる材料の研究に新たな視点を提供し、大規模なシステムにも適用可能です。
◆研究者は、これによって材料内の微小な欠陥がキュービットとして活用される際の光の吸収・放射のプロセスを詳細に理解し、これをセンサーやデータストレージとして活用する新しい材料の設計に寄与することが期待されます。
＜関連情報＞
- https://www.anl.gov/article/advanced-computational-tool-for-understanding-quantum-materials
- https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.3c00986
半導体や絶縁体の点欠陥の励起状態特性を時間依存密度汎関数理論で調べる Excited State Properties of Point Defects in Semiconductors and Insulators Investigated with Time-Dependent Density Functional Theory
Yu Jin, Victor Wen-zhe Yu, Marco Govoni, Andrew C. Xu, and Giulia Galli
Journal of Chemical Theory and Computation Published:December 1, 2023
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jctc.3c00986
Abstract
We present a formulation of spin-conserving and spin-flip hybrid time-dependent density functional theory (TDDFT), including the calculation of analytical forces, which allows for efficient calculations of excited state properties of solid-state systems with hundreds to thousands of atoms. We discuss an implementation on both GPU- and CPU-based architectures along with several acceleration techniques. We then apply our formulation to the study of several point defects in semiconductors and insulators, specifically the negatively charged nitrogen-vacancy and neutral silicon-vacancy centers in diamond, the neutral divacancy center in 4H silicon carbide, and the neutral oxygen-vacancy center in magnesium oxide. Our results highlight the importance of taking into account structural relaxations in excited states in order to interpret and predict optical absorption and emission mechanisms in spin defects.
