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标题: 求助，超晶胞建模的一些问题 [打印本页]

作者
Author: 慕容轩逸 时间: 2020-1-7 09:19
标题: 求助，超晶胞建模的一些问题
老师们好，我现在建立超晶胞遇到一个问题，我有两种做法不知道对不对，一个是先建立2*2*1的晶胞，在进行切面，一个是先切面，在建立2*2的超晶胞，（真空层是加在Z方向的）。不知道这两种做法是否都可以？
还有就是在切面时的thickness和真空层厚度都是需要做收敛性测试的吗？

作者
Author: starrywang 时间: 2020-1-7 10:42
1. 无论如何，晶胞构建后需要优化；
2. 2*2*1已经算是超晶胞了吧；
3. 建立2*2*1超晶胞后，如果不优化的话，那么建立超晶胞与切面的顺序应该不影响；
4. 切面厚度和真空层高度是需要参考文献以及自己测试的。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2020-1-7 20:09
建议先切面，优化，再建立表面的超晶格。这样做的原因是，参数选择可靠的情况下，切面1x1的表面优化得到的结果建立超晶格和超晶格做优化原则上应该相同，但直接计算1x1的表面计算量却小很多，这等同于使用了平移对称性。如果你觉得不放心，可以在1x1优化完建立超晶格再进行一次优化，原则上1步就能完成。楼上提到的厚度和层高也是在1x1表面进行效率更高一些。

作者
Author: 慕容轩逸 时间: 2020-1-8 10:27

卡开发发发表于 2020-1-7 20:09
建议先切面，优化，再建立表面的超晶格。这样做的原因是，参数选择可靠的情况下，切面1x1的表面优化得到的 ...

您好，谢谢卡开发发老师耐心的解答，我想在请教您几个问题，
1.如果我是按照先切面在建立超晶胞的顺讯的话，我切面之前选择的是晶体库里的结构，然而它并不是原胞，我是不是可以转化成原胞在切面呢？
2.我建立好模型之后，是要添加吸附分子的，我是在吸附之前优化一次，在添加吸附分子在优化一次；还是直接建立吸附模型在优化呢？
3.在优化的时候我看小*虫上之前有的帖子并没有选择优化晶胞参数，因为他选择切面的模型就是优化过晶胞参数的了，不知这样可否？
4，我做的是表面吸附，不知道是否需要固定除去表面几层原子之外的原子？
希望老师您不吝赐教，感谢感谢

作者
Author: 慕容轩逸 时间: 2020-1-8 10:35

starrywang 发表于 2020-1-7 10:42
1. 无论如何，晶胞构建后需要优化；
2. 2*2*1已经算是超晶胞了吧；
3. 建立2*2*1超晶胞后，如果不优化的 ...

老师，我想在问一下您几个问题，因为我这个模型目前我还并没有找到做过吸附模型的相关文献，所以恐怕需要我自己做收敛性测试了。
1.需要做测试的参数就是这两张图片上的Thickness（切面厚度）和Vacuum orientation(真空层厚度）两个吧，测试标准应该也是和普通的收敛性测试观察最终能量的变化就可以吗？
2.我在网上看有的人说还要测试原子层数，不知道这个原子层数指的是哪个参数呢？
希望老师您有时间了可以帮忙解释一下。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2020-1-8 12:38

慕容轩逸发表于 2020-1-8 10:27
您好，谢谢卡开发发老师耐心的解答，我想在请教您几个问题，
1.如果我是按照先切面在建立超晶胞的顺讯的 ...

1、晶面一般都是按照单胞定义的，优化可以用原胞。
2、建议：1x1的表面优化一下，一般很快就能完成，然后扩展超晶格，加上吸附分子，再进行优化。
3、计算表面也没法优化晶格参数，否则两块平板之间有相互作用，可能真空层塌掉也可能根本收敛不了。
4、我认为没有必要，原因如下：
（1）固定是非物理手段。即便固定下表面，下表面仍然和真空接触，电子态也会受到这个影响，所谓保持和块状固体一致的性质是不成立的。如果要模拟一个实际的固体表面，应该给足够的层高，这样中间的区域才会有类似于块状固体一样的性质。
（2）固定并不保证能够获得加速。是否做固定并不会减小KS方程的求解的计算量，不合适的固定甚至可能导致结构优化每一步SCF的迭代数目被拉长甚至完全收敛不了。

作者
Author: starrywang 时间: 2020-1-8 13:38

慕容轩逸发表于 2020-1-8 10:35
老师，我想在问一下您几个问题，因为我这个模型目前我还并没有找到做过吸附模型的相关文献，所以恐怕需要 ...

1. 真空层测试和你的吸附分子有关，有的分子很大，而且吸附姿态是“站立”的，那么层高低了的话，实际分子会受上下两个表面的影响。我个人喜欢通过吸附结构和吸附能来判断层高怎么样。这点还需要卡开发发老师来把把关。
2. 原子层数就是thickness。

作者
Author: 慕容轩逸 时间: 2020-1-8 14:35

卡开发发发表于 2020-1-8 12:38
1、晶面一般都是按照单胞定义的，优化可以用原胞。
2、建议：1x1的表面优化一下，一般很快就能完成，然 ...

非常感谢卡开发发老师耐心的解答。

作者
Author: 慕容轩逸 时间: 2020-1-8 14:35

starrywang 发表于 2020-1-8 13:38
1. 真空层测试和你的吸附分子有关，有的分子很大，而且吸附姿态是“站立”的，那么层高低了的话，实际分 ...

非常感谢！您的回复对我很有帮助

作者
Author: 慕容轩逸 时间: 2020-1-8 19:30

卡开发发发表于 2020-1-8 12:38
1、晶面一般都是按照单胞定义的，优化可以用原胞。
2、建议：1x1的表面优化一下，一般很快就能完成，然 ...

卡开发发老师，还想请问一下您，关于真空层和切面厚度的测试是以什么为判据的呢？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2020-1-8 22:42

慕容轩逸发表于 2020-1-8 19:30
卡开发发老师，还想请问一下您，关于真空层和切面厚度的测试是以什么为判据的呢？

表面能或者功函数可能比较合适。

作者
Author: dhdhdh 时间: 2021-6-30 20:49

卡开发发发表于 2020-1-8 22:42
表面能或者功函数可能比较合适。

老师，我需要构建氢终止的金刚石和水分子的界面。那我是不是需要在金刚石原胞上进行优化，切面再构建超晶胞。那是要再加赝氢之后再对超晶胞进行优化吗，还是先优化再加氢呢？最后加上水分子之后再进行固定优化这样对吗

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-7-1 00:14

dhdhdh 发表于 2021-6-30 20:49
老师，我需要构建氢终止的金刚石和水分子的界面。那我是不是需要在金刚石原胞上进行优化，切面再构建超晶 ...

切面后不急着建超晶格，然后直接加H再优化一下，这样应该更快一些，最后再放水。

作者
Author: dhdhdh 时间: 2021-7-1 11:29

卡开发发发表于 2021-7-1 00:14
切面后不急着建超晶格，然后直接加H再优化一下，这样应该更快一些，最后再放水。

好的，谢谢老师~

作者
Author: dhdhdh 时间: 2021-7-2 10:59

卡开发发发表于 2021-7-1 00:14
切面后不急着建超晶格，然后直接加H再优化一下，这样应该更快一些，最后再放水。

卡开发发老师，我还有点疑问。
1.在通过计算表面能对原子层厚度进行测试的时候是否需要固定中间的原子层呢，我看有的说要固定中间原子层，弛豫上下底面，有的说要固定下层。
2.测试完之后加赝氢的话，是必须要严格按照化学键中点的位置加呢，还是可以直接加上氢原子再优化呢

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-7-2 11:26

dhdhdh 发表于 2021-7-2 10:59
卡开发发老师，我还有点疑问。
1.在通过计算表面能对原子层厚度进行测试的时候是否需要固定中间的原子层 ...

1、看研究的问题而定，例如算表面能需要上下表面都驰豫，则只能固定中间的，若算吸附则固定底部。我个人看法还是固定只是数学手段，很难有让人满意的物理解释，下表面依然还是有真空，电子结构与块体始终不会相同，保证足够的层高是最基本的，是否固定并不是那么重要。

2、按道理用赝氢模型可能还是应该放在赝氢替代的部分本身的位置（其实不如就看成类似于特定的一种点电荷模型），优化比较难说得清其意义。

作者
Author: dhdhdh 时间: 2021-7-2 14:19

卡开发发发表于 2021-7-2 11:26
1、看研究的问题而定，例如算表面能需要上下表面都驰豫，则只能固定中间的，若算吸附则固定底部。我个人 ...

嗯嗯懂了，感谢老师帮助

作者
Author: Eudaimonia 时间: 2021-10-16 14:21
本帖最后由 Eudaimonia 于 2021-10-16 14:23 编辑

请问一下卡开发发老师，参考这个帖子进行切面及优化时候发现：
1.建立的1x1表面优化完成后，在其基础上，建立2x2的超晶胞再次进行优化，但是算过的几个模型都需要很长的时间才能完成同样计算条件下的几何优化，请问这种情况是正常的吗

作者
Author: 丁越 时间: 2021-12-29 10:10

卡开发发发表于 2020-1-8 12:38
1、晶面一般都是按照单胞定义的，优化可以用原胞。
2、建议：1x1的表面优化一下，一般很快就能完成，然 ...

请教一下卡开发发老师，CP2K中我们一般是设置Slab的XY周期性做计算，Slab在真空层方向是无周期性的，底层原子的电子态并没有受到真空层影响（因为就没有与真空层接触），此时固定下表层的原子在优化过程中不让它弛豫，这样是不是就属于近似模拟体相环境了？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-12-29 11:03

丁越发表于 2021-12-29 10:10
请教一下卡开发发老师，CP2K中我们一般是设置Slab的XY周期性做计算，Slab在真空层方向是无周期性的，底层 ...

XY只是解决了消除Z方向周期性的问题，下表面面向真空或其他（Poisson方程求解）特定边界的问题还是存在的，但具体面向何种边界得看修正的方法，这也是为什么尽管使用XY也仍然需要足够的真空尺寸。反之，特定的修正方法其实可以按照某种介质来作为边界，例如在QE中有esm的方法，该方法可以要求边界上的介质具备介电常数来模拟金属或溶剂，当选择底层为金属的时候也许可以固定底面原子来模拟体系在半无穷金属电极上的行为。

作者
Author: 卡开发发 时间: 2021-12-29 11:05

Eudaimonia 发表于 2021-10-16 14:21
请问一下卡开发发老师，参考这个帖子进行切面及优化时候发现：
1.建立的1x1表面优化完成后，在其基础上， ...

确定下表面是否有重构，有些特定体系表面是会出现重构现象导致1x1和NxN可能结构不同。但如果没有，考虑周期性边界条件自身的属性，1x1和2x2的计算结果应该满足收敛阈值，不应当有太大差异。

作者
Author: 丁越 时间: 2021-12-29 13:25

卡开发发发表于 2021-12-29 11:03
XY只是解决了消除Z方向周期性的问题，下表面面向真空或其他（Poisson方程求解）特定边界的问题还是存在的 ...

谢谢老师解答

作者
Author: qqqm 时间: 2024-9-29 20:46

卡开发发发表于 2020-1-7 20:09
建议先切面，优化，再建立表面的超晶格。这样做的原因是，参数选择可靠的情况下，切面1x1的表面优化得到的 ...

您好，按您的意思，如果我通过vasp对1x1的单胞进行结构优化后，再对优化后的晶体在ms里做超胞，是跟先做完超胞，再进行结构优化效果是一样的，但省去了很多的计算时间

作者
Author: 卡开发发 时间: 2024-9-29 21:11

qqqm 发表于 2024-9-29 20:46
您好，按您的意思，如果我通过vasp对1x1的单胞进行结构优化后，再对优化后的晶体在ms里做超胞，是跟先做 ...

如果你的计算精度足够，且确认超胞仍然保持这种平移对称（不会出现超胞重构），那么一般来说确实可以节约一些计算量，而且实际能量就是接近于倍数关系。

作者
Author: qqqm 时间: 2024-9-30 17:00

卡开发发发表于 2024-9-29 21:11
如果你的计算精度足够，且确认超胞仍然保持这种平移对称（不会出现超胞重构），那么一般来说确实可以节约 ...

好的,谢谢

作者
Author: leixiaocui 时间: 2025-6-5 10:26

卡开发发发表于 2020-1-8 12:38
1、晶面一般都是按照单胞定义的，优化可以用原胞。
2、建议：1x1的表面优化一下，一般很快就能完成，然 ...

卡卡老师您好，我要计算的吸附分子有点大，想请问您：我如何设置表面的大小，因为考虑到计算量的问题，想兼顾两者的话，如何判断设置的表面可以完成后续计算且不会受到周围分子的影响呢？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2025-6-5 20:37

leixiaocui 发表于 2025-6-5 10:26
卡卡老师您好，我要计算的吸附分子有点大，想请问您：我如何设置表面的大小，因为考虑到计算量的问题，想 ...

你可以对覆盖度做测试，也就是不同表面大小得到的吸附能收敛情况，这个过程或许可以使用一些可靠一些的低等级方法。

作者
Author: leixiaocui 时间: 2025-6-5 21:24

卡开发发发表于 2025-6-5 20:37
你可以对覆盖度做测试，也就是不同表面大小得到的吸附能收敛情况，这个过程或许可以使用一些可靠一些的低 ...

好的，谢谢卡卡老师！

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