Nouvelles méthodes pour le calcul des états excités et de l'écrantage diélectrique: théorie et applications


Dario Rocca
University of California, Davis

Jeudi 19 janvier 2012 à 11h, bibliothèque LCT, tour 12-13, 4e étage

La théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a eu un grand succ`s pour la simulation numérique des propriétés électroniques des matériaux mais sa applicabilité est limitée aux propriétés de l'état fondamental. La généralisation de la DFT aux perturbations dépendantes du temps ou les techniques ab initio basées sur les fonctions de Green sont utilisées pour surmonter cette limitation, mais la complexité numérique de ces méthodes a beaucoup limité leur applicabilité. Dans ce contexte, nous présenterons des nouvelles approches pour le calcul des états excités dans les domaines de la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TDDFT) [1], de l'équation de Bethe-Salpeter (BSE) [2], et de l'approximation GW [3]. Dans ces approches, le calcul des états de conduction de l'hamiltonien de l'état fondamental est évité en utilisant des techniques basées sur la théorie de perturbation de la fonctionnelle de la densité (DFPT) et une expansion aux valeurs et vecteurs propres est utilisée pour la description de la matrice diélectrique. Ces méthodes peuvent être appliquées à des modèles de matériaux avec plusieurs centaines d'électrons de valence (dans une implémentation qui utilise des pseudopotentiels); nous montrerons l'efficacité de ces nouvelles approches avec plusieurs exemples de calculs des spectres d'absorption optique et des potentiels d'ionisation de molécules, nanoparticules, nanofils, solides et de matériaux pour cellules solaires.
[1] D. Rocca, R. Gebauer, Y. Saad, et S. Baroni, J. Chem. Phys. 128, 154105 (2008)
[2] D. Rocca, D. Lu, et G. Galli, J. Chem. Phys. 133, 164109 (2010)
[3] H.-V. Nguyen, T. A. Pham, D. Rocca, et G. Galli (2012), submitted