二维材料作为21世纪的新材料，为后摩尔定律时代的电子器件提供了新的选择。带隙也成为了二维材料需要被研究的重要性质之一。北京大学深圳研究生院新材料学院将新开发的Wannier Koopmans Method（WKM）方法使用到了二维材料上，测试得到了准确的二维材料带隙，该研究成果发表在了美国化学学会计算物理化学类的期刊Journal of Physical Chemistry letter （J. Phys. Chem. Lett., 2018, 9 (2), pp 281–285，Nature Index，影响因子9.353）上。
二维材料带隙计算




密度泛函理论作为在材料领域中被最广泛使用的计算方法，在计算半导体和绝缘体带隙时会得到偏小的带隙值。对此的许多修正方法，如哈伯德（DFT+U）修正、杂化密度泛函（HSE）等，在计算时需要使用经验参数的输入；而基于多体微扰理论的格林函数屏蔽库伦相互作用修正方法（GW），在完全自洽收敛计算时会得到比真实带隙大的结果，因此目前人们在计算中使用单次计算（single-shot G0W0）或半自洽准粒子（Partially self-consistent quasi-particle GW0）的计算结果来模拟真实带隙。北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授课题组与美国伯克利国家实验室的资深科学家汪林望教授合作，利用瓦妮儿函数（Wannier Funciton）与库普曼理论（Koopmans Theory）开发出了一种名叫WKM的新型计算带隙的方法，其优点是在计算中不需要使用经验参数，他们合作使用PWmat计算软件成功地计算了碱金属卤化物体材料的能带带隙，与实验的带隙非常一致（Wannier Koopman method calculations of the band gaps of alkali halides; Appl. Phys. Lett. 2017, 111,054101, Nature Index）。双方最近将这种方法从体相材料发展到了二维材料上，并验证了这种方法的计算收敛性，利用这种方法得到的收敛的二维材料带隙与目前公认的带隙相符。
该工作由汪林望教授、潘锋教授和郑家新副研究员指导，由2017级博士生翁谋毅与团队成员一起完成。
文章链接：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.7b03041
编辑：白杨