Études des interactions électroniques effectives dans les solides fortement corrélés - Direction des applications militaires Access content directly
Theses Year : 2022

Study of Effective Electronic interactions in Strongly Correlated Solids

Études des interactions électroniques effectives dans les solides fortement corrélés

Abstract

The many body quantum problem size grows factorially with respect to the number of elements. In order to treat solids, the DFT uses approximations to reduce the complexity of the problem. However, some materials present properties that are not correctly described by these approximations. This is due to the presence of strong correlations, which are not well taken into account by the standard approximations of DFT.Different methods have been developed to deal with these strong correlations. Some of these methods (DFT+U and DFT+DMFT) propose to calculate exactly the electronic interactions between the electrons of the system which present the most important correlations. These methods require to know the value of the effective interaction between correlated electrons. We use the cRPA, which takes into account the screening effects in materials, to calculate the value of effective interactions.We set up a new implementation of the cRPA allowing to calculate the effective interactions within several correlated orbitals per system. This implementation is then tested against results from the literature. Finally, the calculation of selfconsistent effective interactions in DFT+U /cRPA, leads us to evaluate the relevance of taking into account the correlations on the p-orbitals of the oxygens in the oxides. We show the importance of the choice of correlated orbitals used in DFT+U and we propose, on a physical basis, to use Wannier functions.
La résolution du problème à N-corps quantique est un problème dont la taille augmente factoriellement avec le nombre d'élements. Afin de traiter les solides, la DFT utilise des approximations afin de réduire la complexité du problème. Cependant, certains matériaux présentent des propriétés qui ne sont pas décrites correctement par ces approximations. Cela est dû à la présence de fortes corrélations, mal prises en compte par les approximations standards de la DFT.Différentes méthodes ont été developpées afin de traiter ces fortes corrélations. Certaines de ces méthodes (DFT+U et DFT+DMFT) proposent de calculer exactement les interactions électroniques entre les électrons du système qui présentent les corrélations les plus importantes. Ces méthodes nécessitent pour cela de connaître la valeur de l'interaction effective entre électrons corrélés. On utilise la cRPA, qui prend en compte les effets d'écrantage dans les matériaux afin de calculer la valeur des interactions effectives.Nous mettons en place une nouvelle implémentation de la cRPA permettant de calculer les interactions effectives au sein de plusieurs orbitales corrélées par système. Cette implémentation est ensuite testée par rapport à des résultats de la littérature. Enfin, le calcul d'interactions effectives auto-cohérentes en DFT+U /cRPA nous pousse à évaluer la pertinence de la prise en compte des corrélations sur les orbitales p des oxygènes dans les oxydes. On montre l'importance du choix des orbitales corrélées utilisées en DFT+U et nous proposons sur la base d'arguments physiques, l'utilisation de fonctions de Wannier.
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Cite

Robinson Outerovitch. Études des interactions électroniques effectives dans les solides fortement corrélés. Electrons fortement corrélés [cond-mat.str-el]. Université Paris-Saclay, 2022. Français. ⟨NNT : 2022UPASP156⟩. ⟨tel-03954056⟩
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