体相材料的结构和性质的理论计算.ppt

* 理论计算方法及其应用 谢颖 2016-11-17 体相材料的结构和性质 Contents 体相材料模型的构建 体相材料性质的计算 结构稳定性 热力学稳定性、力学稳定性和振动稳定性 电池的电压、锂离子迁移势垒 电子结构性质 能带结构、态密度、布居分析、载流子有效质量 光学性质 。。。等等 Materials studio的安装及任务提交 授权文件的安装 启动网关：注意关闭防火墙 授权文件的安装 授权文件的安装 作业怎么提交？ 在4楼5楼的微机都能连上服务器 服务器的地址是：192.168.9.1和192.168.9.2 节点：双志强处理器，12核心。 自己机器的设置， 添加192.168.9.***的ip地址 (网络—属性—ip地址) MS中的设置 Tools菜单—sever console 体相材料模型的构建 两个途径 从文献查空间群、晶格常数和原子坐标。利用MS软件界面构建。 从ISCD数据导入CIF结构。 举例： LiMn2O4尖晶石结构 空间群： Fd-3m 晶格常数：a = b = c = 8.245 ? 原子坐标： Li (0, 0, 0), Mn (0.625, 0.625, 0.625) O: 0.3859 原胞的选择及其作用 体相材料模型的构建 Findit的操作 (简单，但是有些问题) 另外，模型可以导出 图片 其它软件所需的格式：vasp，需要Vesta配合 掺杂结构的构建，LiNi0.5Mn1.5O4 掺杂模型的合理性及建议 相关的能量计算 缺陷模型的构建 相关的能量计算：缺陷生成能。 计算参数设置 体相材料性质的计算 能量：很重要 （哪里找？） 热力学稳定性 反应的焓变可以根据实验数据算，也可以根据总能计算。 注意事项，H和G与总能的关系 G = E + PV – TS 对于分子的校正 需要零点能、平动和转动的能量，TΔS （JANAF） 理想气体定律：PV = nRT = 2.48 kJ/mol 总能量(内能)：-3620.912970836 eV Ti晶体的总能量：-3205.706750320 eV O2分子的总能量：-867.8696517122 eV Ba晶体的总能量：-1398.582090408 eV ΔH = U + PV,约等于U(总能) Formation Enthalpy： -16.964 eV/unit ， -1636.86 KJ/mol 实验值： -1659.797 KJ/mol （298.15K） 结果和讨论：生成焓 热力学稳定性 需要考虑两点， 热力学稳定性是相对的 BaTiO3——》 BaO + TiO2 情况如何？？ 完全脱离态CoO2 ，FePO4和MnPO4 热力学稳定性 可以用能量来研究相图 比如LixCoO2，LixMn2O4的相图 Li2O CoO (MnO2) O (O2) LixMyOz 锂离子电池的电动势的计算 存在的问题 一般对于后nd周期的金属，由于外层电子数较多，存在很强的电子相关效应 电压不太准 生成焓也有一定偏差， 对电子结构，特别是带隙有显著影响。 需要校正 ： 自旋极化及Hubbard U的设置 其它方法校正（HSE等） 注意：Hubbard U校正只是针对过渡金属 U值对电压的影响 U值对带隙的影响 稳定性：力学稳定性 在受力的条件下，材料会失稳，导致结构相变 计算结果 机理及解释 机理及解释 如何计算力学性能？？ 稳定性：振动稳定性 问题的提出 立方相钛酸铅、钛酸钡 (Pm-3m) (R3m) 4重轴,位移 2重轴,位移 3重轴,位移 (P4mm) (Amm2) 机理 如何研究振动稳定性：声子带的计算 振动稳定性 BaTiO3 SrTiO3 电子结构分析 能带结构（结合例子） 如何做分析：数据导入导出 成键分析 载流子有效质量计算： 态密度分析（能带图的积分） 成键分析 布居分析 电子结构分析必须和具体的性质联系起来才有意义。 迁移势垒的分析(很重要，动力学) 模型的构建 计算参数的选择 MS和VASP的差异， 结果的分析 光学性质 怎么算的？ 存在的问题！！ 希望大家多提问题，这样更有针对性！ *