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First-principles calculations of hematite (α-Fe2O3) by self-consistent DFT+U+V
iScience ( IF 4.6 ) Pub Date : 2023-01-24 , DOI: 10.1016/j.isci.2023.106033 Nelson Naveas 1, 2, 3 , Ruth Pulido 1, 2, 3 , Carlo Marini 4 , Jacobo Hernández-Montelongo 5 , Miguel Manso Silván 1, 3, 6
iScience ( IF 4.6 ) Pub Date : 2023-01-24 , DOI: 10.1016/j.isci.2023.106033 Nelson Naveas 1, 2, 3 , Ruth Pulido 1, 2, 3 , Carlo Marini 4 , Jacobo Hernández-Montelongo 5 , Miguel Manso Silván 1, 3, 6
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Owing to the confined Fe-3d orbitals and self-interaction error of exchange-correlation functionals, approximate DFT fails to describe iron oxides electronic structure and magnetic properties accurately. Hybrid DFT or DFT + U can solve these problems, but the former is expensive, and the latter only considers on-site interactions. Here, we used DFT + U + V, a DFT + U extension including inter-site interactions, to simulate the structural, magnetic, and electronic properties, along with Fe and O K-edge XAS spectra of α-FeO. Two types of atomic orbital projectors were studied, orthogonalized and non-orthogonalized. DFT + U + V improves the description of the structural, magnetic, and electronic properties of α-FeO compared to approximate DFT. The accuracy of the correction depends on the orbital projector used. DFT + U + V with orthogonalized projectors achieves the best experimental agreement at a fraction of hybrid DFT cost. This work emphasizes the importance of inter-site interactions and the type of atomic orbital projectors used in the theoretical research of α-FeO.
中文翻译：
自洽DFT+U+V第一性原理计算赤铁矿(α-Fe2O3)
由于Fe-3d轨道的限制和交换相关泛函的自相互作用误差，近似DFT无法准确描述氧化铁的电子结构和磁性能。混合DFT或DFT+U可以解决这些问题，但前者成本高昂，而后者只考虑现场交互。在这里，我们使用 DFT + U + V（包括位点间相互作用的 DFT + U 扩展）来模拟结构、磁性和电子特性，以及 α-FeO 的 Fe 和 O K 边缘 XAS 谱。研究了两种类型的原子轨道投影仪：正交的和非正交的。与近似 DFT 相比，DFT + U + V 改进了 α-FeO 的结构、磁性和电子性质的描述。校正的精度取决于所使用的轨道投影仪。 DFT + U + V 与正交投影仪以混合 DFT 成本的一小部分实现了最佳实验协议。这项工作强调了位点间相互作用的重要性以及 α-Fe2O 理论研究中使用的原子轨道投影仪的类型。
更新日期：2023-01-24
中文翻译：
自洽DFT+U+V第一性原理计算赤铁矿(α-Fe2O3)
由于Fe-3d轨道的限制和交换相关泛函的自相互作用误差，近似DFT无法准确描述氧化铁的电子结构和磁性能。混合DFT或DFT+U可以解决这些问题，但前者成本高昂，而后者只考虑现场交互。在这里，我们使用 DFT + U + V（包括位点间相互作用的 DFT + U 扩展）来模拟结构、磁性和电子特性，以及 α-FeO 的 Fe 和 O K 边缘 XAS 谱。研究了两种类型的原子轨道投影仪：正交的和非正交的。与近似 DFT 相比，DFT + U + V 改进了 α-FeO 的结构、磁性和电子性质的描述。校正的精度取决于所使用的轨道投影仪。 DFT + U + V 与正交投影仪以混合 DFT 成本的一小部分实现了最佳实验协议。这项工作强调了位点间相互作用的重要性以及 α-Fe2O 理论研究中使用的原子轨道投影仪的类型。
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