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Exchange-correlation functionals for band gaps of solids:benchmark,reparametrization and machine learning

npj Computational Materials 2020年第1期6卷 869-885页

作者： Pedro Borlido Jonathan Schmidt ahmad w.huran Fabien Tran Miguel A.L.Marques Silvana Botti Institut für Festkörpertheorie und-optik Friedrich-Schiller-Universität Jena and European Theoretical Spectroscopy FacilityMax-Wien-Platz 107743 JenaGermany Institut für Physik Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg06099 HalleGermany Institute of Materials Chemistry Vienna University of TechnologyGetreidemarkt 9/165-TC1060 ViennaAustria

we conducted a large-scale density-functional theory study on the influence of the exchange-correlation functional in the calculation of electronic band gaps of ***,we use the large materials data set that we have recently proposed to benchmark 21 different functionals,with a particular focus on approximations of the meta-generalized-gradient *** these data with the results for 12 functionals in our previous work,we can analyze in detail the characteristics of each approximation and identify its strong and/or weak *** confirming that mBJ,HLE16 and HSE06 are the most accurate functionals for band gap calculations,we reveal several other interesting functionals,chief among which are the local Slater potential approximation,the GGA AK13LDA,and the meta-GGAs HLE17 and *** also compare the computational efficiency of these different *** on these data,we investigate the potential for improvement of a promising subset of functionals by varying their internal *** identified optimal parameters yield a family of functionals fitted for the calculation of band ***,we demonstrate how to train machine learning models for accurate band gap prediction,using as input structural and composition data,as well as approximate band gaps obtained from density-functional theory.

关键词： theory functionals solids

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