1、HUNAN UNIVERSITY材料设计与计算机模拟课程实验报告200 年 月 日学 生 姓 名 ： 刘雪莲学 生 学 号 ： 20091410311专 业 班 级 ： 材物 0907学 院 名 称 ： 材料科学与工程学院指 导 老 师 ： 彭 平一 设计目的(1) 熟悉 Materials Studio 操作界面(2) 掌握 Materials Studio 的晶体结构建模操作(3) 了解 Materials Studio 中 CASTEP 模块的基本知识(4) 通过 Materials Studio 计算预测基本物性二 设计设备Personal ComputerMS Modeling v3
2、.1.0.0三 设计内容1 构建模型查阅参考文献，获得氯化钠的晶体结构数据，如 表 1 所示。从表一可知，金刚石结构所属空间群为 FM-3M，对应空间群编号为 225。表 1 金刚石各项参数Property PropertyDensity 3.20-3.52g/cc Thermal Conductivity 2000 W/m-KModulus of Elasticity 800-925GPa Knoop Microhardness 54.0-84.0Compressive Strength 4500-5800MPa Vickers Microhardness 88.0-108Poissons
3、Ratio 0.200 Space Group Fd-3m利用金刚石的空间群 FM-3M 在 Materials Studio 中构建氯化钠模型，模型如 图 1（a）所示,(b) 为氯化钠结构的初基单胞（Primitive Cell） 。首先激活 BuildBuild Crystal,在 Space Group 项中选择 225 好空间群，在 Lattice Parameters 填入 5.62，应用后氯化钠结构即创建完成，通过改变 3D 模型的显示样式等设置使模型呈现最佳视角。图 1 金刚石晶体结构Figure1 The structure of Diamond在 Matrials Stud
4、io 界面中，通过 viewExplorerProperties Explorer 激活 Properties 窗口，查看构建的氯化钠模型的信息，部分信息如 表 2 所示。同时，注意到模型创建、计算过程中激活了 Project Explorer 和 Job Explorer 两个窗口。(a) (b)表 2 金刚石晶体结构数据Table 1 The structure data of diamondProperty PropertyAngleAlpha 90.0000 BravaisLattice Face-centered cubicAngleBeta 90.0000 CenteringTyp
5、e 3D Primitive -CenteredAngleGamma 90.0000 GroupName FM-3MLengthA 5.62000 SpaceGroupITNumber 225LengthB 5.62000 SpaceGroupLongName F4/M-32/MLengthC 5.62000 Style SolidCellVolume 177.504 SpaceGroupCrystalSystem Cubic2 结构优化2.1 优化初始条件（status）type of calculation geometry optimizationbasis set accuracy 3
6、70.0000 eVplane wave basis set cut-off 370.0000 eVusing functional Perdew Burke ErnzerhofNumber of iterations 4Energy -1.71957703E+003 eVConvergence 3.047354E-005 eV/atomMax. Displacement 0.0 AMax. Force 0.0 eV/AMax. Stress 7.820718E-004 GPa2.2 优化结果表 3 优化后氯化钠晶体性质（原胞）a=4.044716 alpha=60.000000b=4.044
7、716 beta=60.000000Lattice parameters(A)&Anglesc=4.044716 gamma=60.000000Current cell volume 46.789570 A*3Final Enthalpy -1.71957703E+003 eVFinal bulk modulus 2.17533546E+001 GPa若是单胞则为点阵参数为 a=b=c=20092 角度为 alpha= beta= gamma =90.0图 2 优化结果3 结构计算弹性常数计算（Elastic Constants）光学性质计算（Optical Properties）能级、电子态密度计算（Band Structure，Density of State）4 计算结果
