CASTEP模块预测锗的热力学性质.ppt

* * 预测锗的热力学属性 背景 线性响应或密度功能混乱理论是点阵动力学从头开始计算中最受欢迎的方法之一，尽管如此，这种方法的应用已经扩充到对振动属性的研究。线性响应提供了一种分析方法用于计算给定混乱的二级派生的整体能量。可以计算出许多属性，主要依赖于混乱的种类。在离子位置的混乱可以引起动力矩阵和声子；在磁场中引起NMR效应；在单位晶格矢量中产生弹性常数；在电场中引起非传导性效应等。 在本指南中，我们将要学习为了计算声子散射和能态密度以及预测热力学属性如焓和自由能，如何使用CASTEP来完成线性响应计算。 本指南主要包含以下内容： 1.优化锗单胞的结构 2. 计算声子散射和能态密度 3. 显示声子散射和能态密度 4. 显示热力学属性 1. 优化锗单胞的结构 新建class1031文件夹，在其中建立名为Ge的Project。 首先我们要导入锗的结构，它包含在Materials Studio所提供的结构库中。 在菜单栏中选择File | Import。遵循下列路径structures/metals/pure metals选中Ge.xsd。 3D Viewer中出现Ge的晶胞。把它转换为原胞结构后，对它的计算会更快。 从菜单栏中选择Build | Symmetry | Primitive Cell，并改为球棍显示，按右键拖动晶体原胞，显示立体结构，如右所示。 查看Ge晶体的电子自旋，正确设置晶体的自旋态。 如图，选中一个Ge原子。 按右图所示步骤，得知Ge的自旋态＝1。所以后面计算不用设置自旋极化。 现在开始使用CASTEP来优化锗的几何结构。 从工具栏中选择CASTEP工具 ， 然后选中Calculation。或从菜单栏中选择Modules | CASTEP | Calculation，打开CASTEP Calculation对话框。 几何优化的默认值不包括对单胞的优化。 在Setup标签上，把Task从Energy改为Geometry Optimization，把Functional改为LDA。 在CASTEP Geometry Optimization对话框中，按下More...按钮，勾选上Optimize Cell。 选中Job Control标签。选择你想要在其上运行工作的Gateway location。把Runtime optimization设置为Speed。按下Run按钮开始运行。 选中Electronic标签，把Energy cutoff 设置为Ultra-fine，把SCF tolerance设置为 Ultra-fine，把k-point set 设置为Coarse以及把Pseudo-potentials设置为Norm-conserving。 工作递交后开始运行。它大概需要2分钟时间，这主要取决于你的电脑的速度。结果放在一个被称为Ge CASTEP GeomOpt的新文件夹中。 2 计算声子散射和能态密度 为了计算声子散射和声子的能态密度，在从CASTEP Calculation对话框的Properties标签选定适当的属性后，我们必须完成一个单点能量计算。 保存计算结果：File|Project 确定Ge CASTEP GeomOpt文件夹中的Ge.xsd文件为当前文档。 选中CASTEP Calculation对话框中的Setup标签，把Task设置改为Energy。 选择Electronic标签，按下More…按钮，显示出CASTEP Electronic Options对话框。选择SCF标签，勾选上Fix occupancy。关闭CASTEP Electronic Options对话框。 在CASTEP Calculation对话框中，选择Properties标签。选择Phonons。再选择Both，要求计算 Density of states和 dispersion。 单击 More... 按钮， 显示 CASTEP Phonon Properties Setup 对话框。 确定下列选择已完成 * Method 为 Linear response * Use interpolation 已勾选 * q-vector grid spacing for interpolation ＝ 0.05 1/?. 设置 Dispersion 和 Density of states 的计算精度为 Fine。 关闭对话框。 选中Job Control标签。选择你想要在其上运行工作的Gateway location。单击 Run 按钮，开始计算。 关闭 CASTEP Calculation 对话框。 在Ge CASTEP GeomOpt文件夹中出现