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Electron-phonon interactions using Wannier-Fourier interpolation
Manuel Engel
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Georg Kresse
DOI
10.25365/thesis.49200
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13707.31362.823062-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Neue Verfahren im Bereich der computergestützten Materialphysik ermöglichen eine effiziente Berechnung der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Phononen in ab-initio
Simulationen von Festkörpern. Im Speziellen ist ein Wannier-Fourier-InterpolationsSchema entwickelt worden, welches auf einer alternativen Representation der üblichen
Bloch-Orbitale durch Wannier-Functionen beruht. Diese Methode verwendet die räumliche Lokalisierung dieser Funktionen verbunden mit einem Cut-off-Radius im Ortsraum
um eine Interpolation auf beliebige Punkte im reziproken Raum durch eine generalisierte
Fourier-Transformation zu ermöglichen.
Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit war die zuvor genannte Methode in das Vienna Ab initio Simulation Package zu implementieren, sowie ein solides und flexibles
Framework für weitere Entwicklungen bereitzustellen. Gegenwärtig stützt sich die Implementierung auf die Simulation von Superzellen, verwendet finite Differenzen und ist
mit der projector-augmented-wave-Methode kompatibel.
Die Erstanwendung des Interpolations-Schemas auf Diamant zeigt vielversprechende
Resultate, welche die Funktionstüchtigkeit der verwendeten Algorithmen untermauern.
Insbesondere sind sowohl Nullpunkts- als auch temperaturabhängige Renormalisierung
des direkten Bandübergangs im Rahmen der Allen-Heine-Cardona-Theorie berechnet
worden.
Trotz ihrer Leistungsfähigkeit fehlt es der vorliegenden Implementierung an wünschenswerten Elementen und ihre Funktionalität ist eingeschränkt. Dies ist Grund genug
um weitere Entwicklung anzustreben.
Abstract
(Englisch)
New techniques in computational materials physics allow for efficient calculations of
electron-phonon interactions in ab-initio simulations of condensed matter. Specifically, a
Wannier-Fourier-interpolation scheme has been developed, which is based on an alternative representation of electronic Bloch orbitals using Wannier functions. This technique
utilizes the spatial localization of these functions combined with a real-space cut-off in
order to perform an interpolation to arbitrary reciprocal lattice points via a generalized
Fourier transform.
The aim of this thesis was to implement the aforementioned method into the Vienna
Ab initio Simulation Package and provide a solid and flexible framework for further
developments. Presently, the implementation is based on super-cell calculations utilizing
finite differences and it is compatible with the projector augmented-wave method.
Incipient application of the interpolation scheme to diamond showed promising results,
providing strong evidence that the present algorithms work as intended. In particular,
the zero-point as well as temperature-dependent renormalization of the direct band gap
have been calculated in the framework of the Allen-Heine-Cardona theory.
The current implementation, albeit potent, still lacks desirable features and is limited
in functionality, which calls for further developments.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Electron-Phonon Interaction Wannier Functions Projector Augmented-Wave Method Band-Gap Renormalization
Schlagwörter
(Deutsch)
Elektronen-Phononen-Wechselwirkung Wannier-Funktionen Projector Augmented-Wave Methode Bandlücken-Renormalisierung
Autor*innen
Manuel Engel
Haupttitel (Englisch)
Electron-phonon interactions using Wannier-Fourier interpolation
Publikationsjahr
2017
Umfangsangabe
75 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Georg Kresse
AC Nummer
AC15084186
Utheses ID
43486
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |