Enfoque de corrección de Coulomb local con pantalla para sistemas de electrones d fuertemente correlacionados

Los materiales con electrones d o f en capas abiertas son de gran importancia debido a sus intrigantes propiedades electrónicas, ópticas y magnéticas. A menudo denominados sistemas fuertemente correlacionados, presentan grandes desafíos para los estudios de primeros principios basados en la teoría de funcional de densidad (DFT) en la aproximación de densidad local o en la aproximación de gradiente generalizado (GGA). El enfoque DFT más la corrección Hubbard U (DFT + U), que se utiliza ampliamente en estudios de primeros principios de sistemas fuertemente correlacionados, depende de los parámetros de interacción de Coulomb local (el Hubbard U y el intercambio Hund J) que a menudo se eligen empíricamente, lo que limita significativamente su capacidad predictiva. En este trabajo, proponemos un enfoque de corrección de Coulomb local con pantalla (LSCC) en el que los parámetros de interacción de Coulomb in situ se determinan mediante la densidad de electrones local basada en el modelo de pantalla de Thomas-Fermi de una manera dependiente del sistema y autoconsistente. El enfoque LSCC se aplica a varios sistemas típicos fuertemente correlacionados (MnO, FeO, CoO, NiO, β-MnO2, K2CuF4, KCuF3, KNiF3, La2CuO4, NiF2, MnF2, KMnF3, K2NiF4, La2NiO4 y Sr2CuO2Cl2), y los resultados se comparan con los obtenidos de los métodos de funcional híbrido y GGA. Encontramos que el método LSCC puede proporcionar una descripción precisa de las propiedades electrónicas y magnéticas de los sistemas fuertemente correlacionados considerados y su rendimiento es menos sensible al rango efectivo de la proyección local que el enfoque DFT + U estrechamente relacionado. Por lo tanto, el enfoque LSCC proporciona un enfoque de primeros principios sin parámetros para sistemas fuertemente correlacionados.