【摘要】 一般的DFT计算往往会低估半导体的带隙，虽然用杂化泛函对于一些体系能够得到和实验值接近的值，但是一方面由于杂化泛函往往需要引入一个调节参数alpha来控制exact exchange的权重，从这个意义上讲并非first principles，另一方面杂化泛函适用于screening性质相近的体系，例如单一的半导体，而对于性质相差比较大的异质结构则无能为力，比如有机物在半导体表面的吸附。

一般的DFT计算往往会低估半导体的带隙，虽然用杂化泛函对于一些体系能够得到和实验值接近的值，但是一方面由于杂化泛函往往需要引入一个调节参数alpha来控制exact exchange的权重，从这个意义上讲并非first principles，另一方面杂化泛函适用于screening性质相近的体系，例如单一的半导体，而对于性质相差比较大的异质结构则无能为力，比如有机物在半导体表面的吸附。

 

另外，DFT和杂化泛函都不能描述dynamic screening effect （由于电荷转移极化引起的screening），这种作用在半导体器件中很重要，比如MoS2等在金属基底上带隙会明显减小，分子固体的带隙要小于其气相值。目前，能够解决这些问题而且应用比较广泛的方法是GW近似。

 

目前能够进行GW计算的软件有很多种，根据基组可分为两大类。

 

1. plane-wave basis平面波基组，主要处理凝聚态问题。

 

2. localized basis，主要处理分子体系。

 

而我们今天的主角就是BerkeleyGW，基于plane-wave basis平面波基组，但是也可以使用Siesta的NAO基组来处理分子体系。

 

我们先来看一下开发者对BerkeleyGW的官方解释：

 

BerkeleyGW is a many-body perturbation theory code for excited states, using the GW method and the GW plus Bethe-Salpeter equation (GW-BSE) method to solve respectively for quasiparticle excitations and optical properties of materials.

 

这是官网给出的软件简介，从中可以发现该软件非常擅长求解准粒子激发和材料的光学性质，给大家看几篇文献：

 

1.Defect-Induced Modification of Low-Lying Excitons and Valley Selectivityin Monolayer Transition Metal Dichalcogenides. PHYSICAL REVIEW LETTERS 121, 167402 (2018)

 

 

 

2.Environmental Screening Effects in 2D Materials: Renormalization of the Bandgap, Electronic Structure, and Optical Spectra of Few-Layer Black Phosphorus. Nano Lett. 2017, 17, 4706−4712.

 

 

 

3.Orbital Symmetry and the Optical Response of Single-Layer MX Monochalcogenides. Nano Lett. 2018, 18, 1925−1929

 

 

小伙伴们，看到这么绚丽的能带图，有没有动心啊，而且程序极其稳定，只要输入文件没问题，不会出现莫名其妙崩溃的情况。帮助文档非常齐全，组织也非常合理。每一个参数都有详细说明，基本上遇到的问题都能找到答案，大家赶紧动手学起来吧。

 

BerkeleyGW官网地址 https://berkeleygw.org/

 

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