Matteo Guzzo, Pina Romaniello, John J. Rehr, Joshua J. Kas, Matteo Gatti, Mathieu G. Silly, Giovanna Lani, Fausto Sirotti, Francesco Sottile, Lucia Reining, Laboratoire des Solides Irradiés (LSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X), European Theoretical Spectroscopy Facility (ETSF), European Theoretical Spectroscopy Facility, Systèmes de Fermions Finis - Agrégats (LPT), Laboratoire de Physique Théorique (LPT), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Nano-Bio Spectroscopy Group, Universidad del Pais Vasco / Euskal Herriko Unibertsitatea [Espagne] (UPV/EHU), Department of Physics, University of Washington, Okayama University, Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), St Gobain R&D (091986), Triangle de la Physique (2007-71), DOE BES Grant DE-FG03-97ER45623, DOE CMCSN, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
PACS numbers: 71.45.Gm, 71.10. w, 71.15.Qe.-- et al., The experimental valence band photoemission spectrum of semiconductors exhibits multiple satellites that cannot be described by the GW approximation for the self-energy in the framework of many-body perturbation theory. Taking silicon as a prototypical example, we compare experimental high energy photoemission spectra with GW calculations and analyze the origin of the GW failure. We then propose an approximation to the functional differential equation that determines the exact one-body Green's function, whose solution has an exponential form. This yields a calculated spectrum, including cross sections, secondary electrons, and an estimate for extrinsic and interference effects, in excellent agreement with experiment. Our result can be recast as a dynamical vertex correction beyond GW, giving hints for further developments. © 2011 American Physical Society., We acknowledge support by ANR (NT09-610745), St Gobain R&D (091986), and Triangle de la Physique (2007-71). J.J.R. and J.J.K. are also supported in part by DOE BES Grant DE-FG03-97ER45623 and DOE CMCSN. Computer time was granted by IDRIS (544).