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Xinguo Ren

• The LDA+DMFT approach, by combining band structure calculations (LDA) and the many-body techniques of dynamical mean-field theory (DMFT), is a powerful tool to investigate the transition metal compounds. In this thesis we give a review of the LDA+DMFT approach in general, and introduce a new scheme of its implementation developed recently. In this new scheme, the noninteracting part of the Hamiltonian, derived from the band structure calculated within the local density approximation (LDA), is expressed in the basis of Wannier functions (WFs), and on top of it the Coulomb interaction term is explicitly added to form a material-specific full-interacting Hamiltonian. The full Hamiltonian is in turn solved within DMFT. We apply this scheme to NiO, and obtain the insulating gap $E_g$= 4.4 eV and local magnetic moment $m=1.7 ~\mu_B$, both in good agreement with experiment. In addition, the calculated electronic energy spectrum shows excellent agreement with the experimental XPS+BIS data.The LDA+DMFT approach, by combining band structure calculations (LDA) and the many-body techniques of dynamical mean-field theory (DMFT), is a powerful tool to investigate the transition metal compounds. In this thesis we give a review of the LDA+DMFT approach in general, and introduce a new scheme of its implementation developed recently. In this new scheme, the noninteracting part of the Hamiltonian, derived from the band structure calculated within the local density approximation (LDA), is expressed in the basis of Wannier functions (WFs), and on top of it the Coulomb interaction term is explicitly added to form a material-specific full-interacting Hamiltonian. The full Hamiltonian is in turn solved within DMFT. We apply this scheme to NiO, and obtain the insulating gap $E_g$= 4.4 eV and local magnetic moment $m=1.7 ~\mu_B$, both in good agreement with experiment. In addition, the calculated electronic energy spectrum shows excellent agreement with the experimental XPS+BIS data. Finally, the possibility of combining the LDA and DMFT self-consistently is discussed, and the formulation of the problem is presented.…
• Der LDA+DMFT Zugang, der Bandstrukturberechnungen (LDA) und die Vielteilchenmethoden der Dynamischen Molekularfeldtheorie (DMFT) kombiniert, ist ein kraftvolles Instrument um Übergangsmetallverbindungen zu untersuchen. In dieser Doktorarbeit geben wir einen Überblick des LDA+DMFT Zugangs im Allgemeinen und stellen ein neues Implementierungsschema vor, das kürzlich entwickelt wurde. In diesem neuen Schema wird der nicht-wechselwirkende Anteil des Hamilton-Operators, der von Bandstrukturberechnungen mithilfe der Lokalen Dichte Näherung (LDA) abgeleitet wird, ausgedrückt in der Basis der Wannier-Funktionen (WFs). Zusätzlich wird er Coulomb-Wechselwirkungsterm explizit hinzugefügt um einen materialspezifischen voll-wechselwirkenden Hamilton-Operator zu bilden. Der volle Hamilton-Operator wird wiederum mithilfe der DMFT gelöst. Wir wenden dieses Schema auf NiO an und erhalten eine Isolator-Energielücke $E_g$= 4.4 eV und ein lokales magnetisches Moment $m=1.7 ~\mu_B$. Dies steht in guterDer LDA+DMFT Zugang, der Bandstrukturberechnungen (LDA) und die Vielteilchenmethoden der Dynamischen Molekularfeldtheorie (DMFT) kombiniert, ist ein kraftvolles Instrument um Übergangsmetallverbindungen zu untersuchen. In dieser Doktorarbeit geben wir einen Überblick des LDA+DMFT Zugangs im Allgemeinen und stellen ein neues Implementierungsschema vor, das kürzlich entwickelt wurde. In diesem neuen Schema wird der nicht-wechselwirkende Anteil des Hamilton-Operators, der von Bandstrukturberechnungen mithilfe der Lokalen Dichte Näherung (LDA) abgeleitet wird, ausgedrückt in der Basis der Wannier-Funktionen (WFs). Zusätzlich wird er Coulomb-Wechselwirkungsterm explizit hinzugefügt um einen materialspezifischen voll-wechselwirkenden Hamilton-Operator zu bilden. Der volle Hamilton-Operator wird wiederum mithilfe der DMFT gelöst. Wir wenden dieses Schema auf NiO an und erhalten eine Isolator-Energielücke $E_g$= 4.4 eV und ein lokales magnetisches Moment $m=1.7 ~\mu_B$. Dies steht in guter Übereinstimmung mit experimentellen Werten. Darüber hinaus zeigt das berechnete elektronische Energiespektrum eine exzellente Übereinstimmung mit den experimentellen XPS+BIS Daten. Schließlich wird die Möglichkeit einer selbstkonsistenten Kombination von LDA und DMFT diskutiert und die Formulierung dieses Problems präsentiert.…