本文提出了一種全新的第一性原理方法,用於計算過渡金屬和稀土化合物中的自旋波譜。該方法基於時間依賴密度泛函擾動理論(TDDFPT)和非共線Hubbard公式,並採用Liouville-Lanczos方法。
主要特點如下:
該方法完全避免了任何經驗參數的使用。Hubbard U參數是使用第一性原理的密度泛函擾動理論(DFPT)計算得到的,並與結構優化同步進行。
該方法直接探測動態自旋易化率張量,與實驗可測量的雙微分散射截面直接相關。這避免了中間步驟,如Wannierization。
採用Liouville-Lanczos方法,可以一次性計算出整個頻率範圍內自旋易化率張量的一列,避免了逐個頻率掃描的高計算成本。
該方法自洽地描述了電子、結構和磁性自由度,在計算NiO和MnO的磁子色散時取得了與實驗非常接近的結果。
通過擬合計算得到的磁子色散,可以提取出海森堡交換相互作用參數,並與實驗值進行比較,進一步驗證了該方法的準確性。
總之,該方法為準確描述過渡金屬和稀土化合物中的自旋激發提供了一個強大的第一性原理工具。
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