Critical assessment of G0W0 calculations for 2D materials: the example of monolayer MoS2

单层 材料科学 环境科学 化学 纳米技术
作者
Ronaldo Rodrigues Pelá,Cecilia Vona,S. Lübeck,Ben Alex,Ignacio González Oliva,Claudia Draxl
出处
期刊:npj computational materials [Springer Nature]
卷期号:10 (1) 被引量:4
标识
DOI:10.1038/s41524-024-01253-2
摘要

Two-dimensional (2D) materials combine many fascinating properties that make them more interesting than their three-dimensional counterparts for a variety of applications. For example, 2D materials exhibit stronger electron-phonon and electron-hole interactions, and their energy gaps and effective carrier masses can be easily tuned. Surprisingly, published band gaps of several 2D materials obtained with the $GW$ approach, the state-of-the-art in electronic-structure calculations, are quite scattered. The details of these calculations, such as the underlying geometry, the starting point, the inclusion of spin-orbit coupling, and the treatment of the Coulomb potential can critically determine how accurate the results are. Taking monolayer MoS$_2$ as a representative material, we employ the linearized augmented planewave + local orbital method to systematically investigate how all these aspects affect the quality of $G_0W_0$ calculations, and also provide a summary of literature data. We conclude that the best overall agreement with experiments and coupled-cluster calculations is found for $G_0W_0$ results with HSE06 as a starting point including spin-orbit coupling, a truncated Coulomb potential, and an analytical treatment of the singularity at $q=0$.
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