1、2019/7/28,1,李晨辉 凝聚态物理,Si和GaAs能带计算,理论基础：密度泛函理论 计算软件：VASP,密度泛函理论,密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)，是基于量子力学和玻恩-奥本海默绝热近似的从头算方法中的一类解法，与量子化学中基于分子轨道理论发展而来的众多通过构造多电子体系波函数的方法（如Hartree-Fock类方法）不同，这一方法构建在一个定理的基础上：体系的基态唯一的决定于电子密度的分布(Hohenberg-Kohn定理)，从而使得我们可以采用最优化理论，通过KS-SCF自洽迭代求解单电子多体薛定谔方程来获得电子密度分布，这一操作减少了
2、自由变量的数量，减小了体系物理量振荡程度，并提高了收敛速度，并易于通过应用HF定理等手段，与分子动力学模拟方法结合，构成从头算的分子动力学方法。,INCAR:此文件控制vasp进行何种性质的计算，以及设置了计算方法中一些重要的参数。 POTCAR:赝势文件，可直接从赝势库中导出，有很多的种类，现在主要用paw势，即投影缀加波德赝势。 POSCAR:描述所计算体系的晶胞参数，原子个数及晶胞中原子的位置，以及分子动力学计算时原子的初速度。 KPOINTS:设置布里渊区k点网格取样大小或能带结构计算时沿高对称方向的k点,第一原理电子结构计算程序：VASP,主要输入文件： 1、INCAR 2、POTC
3、AR 3、POSCAR 4、KPOINTS,一、Si能带图的计算,(1). 生成4个输入文件: POSCAR POTCAR INCAR KPOINTS(2). 优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数(3). 固定晶格参数, 求出能态密度(DOSCAR), 确定费米能量(4). 修改KPOINTS和INCAR输入文件,固定电荷密度,做非自洽计算,得到输出文件EIGENVAL(5). 提取数据,画图,分如下几步:,首先我们要会想一下Si的结构,生成4个输入文件,Diamond Si 5.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 0.5 0.5 0.5 0.0 2 Direct 0.0 0.0
4、 0.0 0.25 0.25 0.25,晶格常数,基矢a1,基矢a2,基矢a3,原胞中的原子个数,坐标系选为基矢构成的坐标系,基矢坐标系下原子的位置,POSCAR,INCAR输入文件: 程序控制参数,System =diamond Si ISTART = 0 ENCUT = 150.0NELM= 200EDIFF = 1E-04EDIFFG = -0.02GGA=91 NPAR=4NSW=100IBRION = 2ISIF=2 ISYM = 1LWAVE = FLCHARG = F,KPOINTS输入文件: 控制K-点的选取方式,K-Points0 Monkhorst Pack11 11 11
5、 0 0 0,POTCAR输入文件: 赝势文件,US Si 4.00000000000000000parameters from PSCTR are:VRHFIN =Si: s2p2LEXCH = CAEATOM = 115.7612 eV, 8.5082 RyGGA = -1.4125 -1.4408 .0293 -.9884 eVTITEL = US SiLULTRA = T use ultrasoft PP ?IUNSCR = 1 unscreen: 0-lin 1-nonlin 2-noRPACOR = 1.580 partial core radiusPOMASS = 28.085;
6、 ZVAL = 4.000 mass and valenzRCORE = 2.480 outmost cutoff radiusRWIGS = 2.480; RWIGS = 1.312 wigner-seitz radius (au A)ENMAX = 150.544; ENMIN = 112.908 eVEAUG = 241.945 ,循环脚本,优化晶格常数,自洽的电荷密度,修改INCAR文件,general: System=fcc Si ENCUT=240 ISMEAR=-5 LORBIT=11,做非自洽计算, 求电子结构,修改INCAR文件: 将参数ICHARG设为 11修改KPOINT
7、S输入文件运行VASP程序,从输出文件OUTCAR中提出电子结构,二、GaAs的能带图,(1). 生成4个输入文件: POSCAR POTCAR INCAR KPOINTS(2). 优化晶格参数,求出能量最低所对应的晶格参数(3). 固定晶格参数, 求出能态密度(DOSCAR), 确定费米能量(4). 修改KPOINTS和INCAR输入文件,固定电荷密度,做非自洽计算,得到输出文件EIGENVAL(5). 提取数据,画图,分如下几步:,四个输入文件,INCAR,KPOINT,POSCAR相似 注意：POTCAR,运行软件，得到优化的晶格常数：,自洽的电荷密度： 修改INCAR文件，运行软件， 得到,文件,做非自洽计算：,修改INCAR文件: 将参数ICHARG设为 11修改KPOINTS输入文件运行VASP程序,从输出文件EIGENVAL中提出电子结构,GaAs的能带结构图,The End,
