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标题: 表面计算的能带消失问题 [打印本页]

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 10:18
标题: 表面计算的能带消失问题
本帖最后由 sxzhou 于 2017-8-18 10:18 编辑

各位社友：
大家好！
最近在使用CASTEP计算六方相的 wurtzite CdS（WZ-CdS）表面，遇到了表面上能带消失的问题，具体计算过程如下：
1. 首先对晶体库下载的晶胞进行体相优化，得到优化后的单胞；（图1）
(, 下载次数 Times of downloads: 55)
2. 对单胞进行能带，态密度计算！因为是强关联体系，在使用传统的GGA-PBE计算的时候能带带隙只有1.2eV左右，但实验值是2.4eV，因此使用了HSE06 和加U计算，能够得到合适的带隙了；（图2）
(, 下载次数 Times of downloads: 47)
3. 对表面进行切面，得到{0 0 1}-Cd端的表面，下两层固定，进行弛豫，得到弛豫之后的结构；（图3）
(, 下载次数 Times of downloads: 41)
4. 用与2同样的方法进行计算，但是没有得到带隙！曾经尝试使用MS自动生成的k路径计算，未果（图4）；后又自己指定k路径，未果！（图5）
(, 下载次数 Times of downloads: 57) ； (, 下载次数 Times of downloads: 52)
在此向大家请教一下，为什么出现这样的原因，我是哪里设置的不对么？

先行谢过！

作者
Author: zyj19831206 时间: 2017-8-18 13:51
强关联体系是否需要采用LDA+U，U的值是需要参考文献的吧？表面的能带，我看计算出来都比体相大一些？

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 14:50

zyj19831206 发表于 2017-8-18 13:51
强关联体系是否需要采用LDA+U，U的值是需要参考文献的吧？表面的能带，我看计算出来都比体相大一些？

谢谢回复，可是我这里设置的有什么问题吗？为什么我做出来的带隙都没有了呢！体相计算的带隙是正确的呀，相同的参数对弛豫后的结构计算出来的没有带隙是什么情况。。。

作者
Author: zyj19831206 时间: 2017-8-18 14:54

sxzhou 发表于 2017-8-18 14:50
谢谢回复，可是我这里设置的有什么问题吗？为什么我做出来的带隙都没有了呢！体相计算的带隙是正确的呀， ...

是不是K点太小导致收敛不完全，给出了一个错误的最终态？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-8-18 15:02
本帖最后由卡开发发于 2017-8-18 15:27 编辑

1、会产生一些悬键形成表面态，这些表面态比较局域，因此即便z方向的高对称点k分量增加能带和态密度也没啥太大变化，能级也比较高，带隙因此往往比块体要窄一些。有点像像杂质能级那样，事实上确实可以把当中的真空层看成很大的空位。

2、二维周期系统的路径和三维周期系统的高对称点有些不同，目测（如果你是2D的六方结构的恶化）G-M-K-G的路径是对的，不过也可以沿用体相的高对称点来看下表面态。能带不理想应该是1提到的问题。

3、Cd是d10满层，这种体系DFT+U的改善并不是很好，建议采用杂化泛函比较稳妥，带隙的劈裂也许是其他原因。

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 15:39

卡开发发发表于 2017-8-18 15:02
1、会产生一些悬键形成表面态，这些表面态比较局域，因此即便z方向的高对称点k分量增加能带和态密度也没啥 ...

谢谢解惑！
针对悬空键是不是加氢处理下，但是加氢处理要在切面的时候处理然后进行表面弛豫，还是针对弛豫好的结构加氢处理直接计算能带等性质呢？
混合泛函的话，从性质开始吧，弛豫就还需要么？

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 15:39

zyj19831206 发表于 2017-8-18 14:54
是不是K点太小导致收敛不完全，给出了一个错误的最终态？

感觉不是呀

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-8-18 15:48

sxzhou 发表于 2017-8-18 15:39
谢谢解惑！
针对悬空键是不是加氢处理下，但是加氢处理要在切面的时候处理然后进行表面弛豫，还是针 ...

看研究什么问题，如果研究的就是表面的话，那么表面态本身就存在，在上下表面不对称的时候单独研究一个暴露终端的时候就需要钝化其中一个表面了，比如单独让Cd或者S暴露（注意修正偶极矩）。

一般研究如果不是研究表面的话，实际上计算块体就足够说明问题了（原因是实际表面态虽然收窄带隙，但载流子的数目贡献很少）。

杂化泛函算性质的时候使用就可以，不过对于表面系统有真空层，计算量还是挺大的。计算也不必建立超胞，用超胞反而还要涉及反折叠的问题。

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 17:05

卡开发发发表于 2017-8-18 15:48
看研究什么问题，如果研究的就是表面的话，那么表面态本身就存在，在上下表面不对称的时候单独研究一个暴 ...

嗯嗯谢谢指导 ~
研究的是表面，目的是在表面沉积另一物质。我这个表面看起来是不对称的，需要钝化下表面。偶极矩矫正在MS中如何实现呢？偶极矩矫正和表面钝化是不是在优化前都要加上呢？还是性质计算加上好一些。。

才接触表面，不是特别理解！

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-8-18 17:13

sxzhou 发表于 2017-8-18 17:05
嗯嗯谢谢指导 ~
研究的是表面，目的是在表面沉积另一物质。我这个表面看起来是不对称的，需要钝化下表 ...

MS好像不管是DMol3还是CASTEP都有apply dipole correction的选项，你需要找找，钝化和偶极修正加上后做优化，之后再用HSE+NCPP算单点和性质就可以（注意HSE没办法按照非自洽的方法做能带，所以单独勾选性质和计算单点再计算性质差不多）。

图快的话，HSE可以不用allbands/edft做，我自己经验上mixing的方法中，对于HSE可能Kerker算法会比较快（但并非全部情形），Pulay DIIS可能很容易引起振荡。做沉积的话有可能要建立超胞，算起来可能比较费劲，平面波程序中还是vasp算杂化泛函比较快。

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 17:31

卡开发发发表于 2017-8-18 17:13
MS好像不管是DMol3还是CASTEP都有apply dipole correction的选项，你需要找找，钝化和偶极修正加上后做优 ...

嗯嗯谢谢老师及时和耐心的答疑解惑
嗯嗯确实要优化超胞，费时间

。。。只有一台工作站。。
实在不行就转vasp，只学过一点。。

十分感谢我先计算试试

作者
Author: 卡开发发 时间: 2017-8-18 18:18

sxzhou 发表于 2017-8-18 17:31
嗯嗯谢谢老师及时和耐心的答疑解惑
嗯嗯确实要优化超胞，费时间。。。只有一台工作站。。
实在 ...

工作站就别想杂化泛函的事情了，便宜一点的话可以考虑vasp下面优化完结构再用TB09（MetaGGA）之类的非自洽方法修正带隙。

作者
Author: sxzhou 时间: 2017-8-18 19:09

卡开发发发表于 2017-8-18 18:18
工作站就别想杂化泛函的事情了，便宜一点的话可以考虑vasp下面优化完结构再用TB09（MetaGGA）之类的非自 ...

好的谢谢您指点！

因为我们本是是实验组，，就我一个做计算的。。

作者
Author: kecy 时间: 2020-4-26 17:33

卡开发发发表于 2017-8-18 15:48
看研究什么问题，如果研究的就是表面的话，那么表面态本身就存在，在上下表面不对称的时候单独研究一个暴 ...

您好，钝化一个表面是不是把其中一个表面固定？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2020-4-26 18:45

kecy 发表于 2020-4-26 17:33
您好，钝化一个表面是不是把其中一个表面固定？

不是，是用一些特定的原子去饱和悬键。

作者
Author: xuhb5805 时间: 2022-3-18 14:57

卡开发发发表于 2017-8-18 15:48
看研究什么问题，如果研究的就是表面的话，那么表面态本身就存在，在上下表面不对称的时候单独研究一个暴 ...

老师您好，我现在也是做CdS的001切面（用的vasp），也遇到了题主的这个问题，但是我加了赝氢和偶极修正后问题还是存在，有人说是我做结构优化时EIGENVAL文件中第三列的值不是整数，有小数，不知道这是出了什么问题呢？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-18 16:11

xuhb5805 发表于 2022-3-18 14:57
老师您好，我现在也是做CdS的001切面（用的vasp），也遇到了题主的这个问题，但是我加了赝氢和偶极修正后 ...

你指的是分数占据？有金属性的体系或者本身没金属性因为加了展宽都会导致金属性，这些情况都可能会引起分数占据。

作者
Author: xuhb5805 时间: 2022-3-19 14:26

卡开发发发表于 2022-3-18 16:11
你指的是分数占据？有金属性的体系或者本身没金属性因为加了展宽都会导致金属性，这些情况都可能会引起分 ...

原来是这样啊，可是老师，我也有用过ISMEAR=-5，也还是有分数占据，不知道是否有办法消除分数占据呢？还是说CdS表面不饱和就是会有分数占据的呢？

作者
Author: 卡开发发 时间: 2022-3-19 14:29

xuhb5805 发表于 2022-3-19 14:26
原来是这样啊，可是老师，我也有用过ISMEAR=-5，也还是有分数占据，不知道是否有办法消除分数占据呢？还 ...

是，不饱和可能确实表面态会导致这种情况，这个是前面几楼所讨论的。

作者
Author: xuhb5805 时间: 2022-3-19 16:07

卡开发发发表于 2022-3-19 14:29
是，不饱和可能确实表面态会导致这种情况，这个是前面几楼所讨论的。

嗯嗯，了解啦，谢谢老师

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