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• W2011969229 abstract "The total energy of macroscopic electron-ion systems as a function of ion positions is an important quantity for studies of atomic and electronic properties of ideal crystals, surfaces, and defects. For the first time a total energy calculation is presented which relies on tight binding theory and takes the electron-electron interaction fully into account. The advantage of the method as compared to the more accurate pseudopotential-density functional approach is its greater simplicity at still existing accuracy. The calculation relates directly to covalently bonded tetrahedrally coordinated semiconductors, but it can also be applied to ionic tetrahedral materials. The intraatomic part of the electron-electron interaction enters the total energy through the characteristic U-parameters whereas the long-range interatomic contribution is approximated by a Madelung-like Coulomb repulsion. Correlation makes that all one-electron energy levels depend on their populations which in turn are determined by the one-electron energies. Hence the total energy has to be calculated self-consistently. Bonding parameters, atomic orbital energies, and parameters of electronelectron interaction are adjusted in such a way that ionization potentials of free atoms and ground-state properties of ideal crystals as cohesive energy and bulk modulus are corectly reflected. The inclusion of the full electron-electron interaction guarantees also the true magnitude of the total energy. The simplicity and accuracy of the presented method makes it suitable for studies of atomic rearrangements near surfaces and defects. This is demonstrated explicitly in the case of relaxed (111) 1 × 1 surfaces of covalent semiconductors.Die Gesamtenergie eines makroskopischen Elektron-Ion-Systems als Funktion der Ionenlagen ist eine wichtige Grose fur Untersuchungen der atomaren und elektronischen Eigenschaften von Kristallen, Oberflachen und Defekten. Erstmalig wird eine Gesamtenergieberechnung durchgefuhrt, die sich der Methode der starken Bindung bedient und die Elektron-Elektron-Wechselwirkung voll in Rechnung stellt. Der Vorteil dieses Zugangs gegenuber der genaueren Pseudopotential-Dichtefunktional-Methode ist ihre grosre Einfachheit bei dennoch vorhandener Genauigkeit. Die Rechnung bezieht sich direkt auf kovalent gebundene tetraedrisch koordinierte Halbleiter, kann aber auch auf ionische tetraedrische Materialien angewandt werden. Der intra-atomare Anteil der Elektron-Elektron-Wechselwirkung wird durch die U-Parameter beschrieben, der langreichweitige inter-atomare Beitrag wird durch eine Madelung-ahnliche Coulomb-Abstosung ersetzt. Die Korrelation bewirkt, das alle Einelektronen-Energieniveaus von ihren Besetzungen abhangen, wobei letztere selbst wiederum durch die Einelektronenenergien bestimmt sind. Dadurch mus die Berechnung der Gesamtenergie selbstkonsistent erfolgen. Die Bindungsparameter, atomaren Orbitalenergien und Parameter der Elektron-Elektron-Wechselwirkung werden so angepast, das die Ionisationspotentiale der freien Atome und die Grundzustandseigenschaften der idealen Kristalle wie die Kohasionsenergie und der Kompressionsmodul korrekt durch den Gesamtenergieausdruck wiedergegeben werden. Die Berucksichtigung der Elektron-Elektron-Wechselwirkung garantiert dann auch die richtige absolute Grose der Gesamtenergie. Wegen ihrer Einfachheit und Genauigkeit ist die prasentierte Methode fur Untersuchungen der atomar-geometrischen Struktur von Oberflachen und Defekten mittels Gesamtenergieminimierung geeignet. Dies wird anhand der relaxierten (111) 1 × 1 Oberflache kovalenter Halbleiter explizit demonstriert." @default.
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