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表面能计算公式问题

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发布时间: 2018-1-10 16:27

正文摘要:

本人最近在研究表面能的计算,但是在各种不同地方却见到了各种不同的计算公式:如γ=[Eslab-Ebulk] /2A、γ=[Eslab-n*Ebulk] /2A、γ=[Eslab-Ebulk] /A,并且其中符号的含义也有多种,让我最近十分困惑 请教一下各 ...

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卡开发发 发表于 Post on 2025-2-8 12:41:34
elpa 发表于 2025-2-7 21:02
https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_energy   
百科里有一段话,似乎是说两个表面要一样才用此公式 ...

昨天有和朋友聊起这事情,但观念未能达到统一,故阐明我个人观点仅供参考:

但凡晶体结构本身符合计量比,如果从:
一个晶体劈开两半,单位面积上产生的能量变化

这样的概念出发,即便当这两个表面不相同也是成对出现,是无法避免的,你或许可以把这样得到的能量看成上下暴露终端各自的贡献的【宏观】平均。如果直接用表面扣除对应块体能量得到的是广延量,除以面积或者折合到合适的计量比是有必要的。wiki的这段话之前还有几段,你也可以再看看。

实验实测的表面能和上述定义会有些许出入,具体涉及到的因素很多,比如:
(1)规整的slab模型不见得是完美无瑕的模拟方案;
(2)一般而言两个相互作用的部分或多或少都会出现驰豫过程。
在这里我没办法开很长的篇幅去说。

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elpa 发表于 Post on 2025-2-7 21:02:41
卡开发发 发表于 2018-1-12 11:07
两个面是否是一样的没关系,比如一个AB两种原子构成的晶体沿着晶面方向原子的排列有可能是...ABABAB..., ...

https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_energy   
百科里有一段话,似乎是说两个表面要一样才用此公式。
"For a slab, we have two surfaces and they are of the same type, which is reflected by the number 2 in the denominator. To guarantee this, we need to create the slab carefully to make sure that the upper and lower surfaces are of the same type."
魂牵梦绕 发表于 Post on 2021-5-6 21:45:01
yiyun520 发表于 2021-4-13 19:55
请问这个E bulk  如何获得呢?

体相的几何优化,相关博硕士论文里面有
魂牵梦绕 发表于 Post on 2021-5-6 21:43:49
卡开发发 发表于 2020-4-3 07:22
没掺杂的情况没必要扩胞,等同于使用平移对称性。层数的确定需要做层数和表面能的收敛性测试。

大佬,如果是极性表面的话,切出来上下表面是不一样的。例如TiAl3(001)极性表面,slab模型符合化学计量比的话上下表面不一样;上下表面一样又不符合化学计量比。而且要计算极性表面的表面能的话,是需要考虑表面环境中元素的化学势(Ti的化学势),极性表面的表面是一个由元素化学势决定的区间
yiyun520 发表于 Post on 2021-4-13 19:55:08
请问这个E bulk  如何获得呢?
ZZ爱学习呀 发表于 Post on 2020-4-11 11:19:20
卡开发发 发表于 2020-4-3 07:22
没掺杂的情况没必要扩胞,等同于使用平移对称性。层数的确定需要做层数和表面能的收敛性测试。

好的,谢谢老师。
ZZ爱学习呀 发表于 Post on 2020-4-3 08:51:22
卡开发发 发表于 2018-1-12 11:07
两个面是否是一样的没关系,比如一个AB两种原子构成的晶体沿着晶面方向原子的排列有可能是...ABABAB..., ...

老师,请问计算表面能的时候,切面的层数以及是否需要扩胞应该怎么选取呀?
卡开发发 发表于 Post on 2020-4-3 07:22:34
ZZ爱学习呀 发表于 2020-4-3 04:46
您好,请问计算表面能的时候,切面的层数以及是否需要扩胞应该怎么选取呀?

没掺杂的情况没必要扩胞,等同于使用平移对称性。层数的确定需要做层数和表面能的收敛性测试。
ZZ爱学习呀 发表于 Post on 2020-4-3 04:46:25
zorow 发表于 2018-1-11 20:43
谢谢卡开发发老师的指点!
假如我的bulk有4个A原子,4个B原子,而slab则为8A8B,则n的值即为8/4=2,是这 ...

您好,请问计算表面能的时候,切面的层数以及是否需要扩胞应该怎么选取呀?
卡开发发 发表于 Post on 2019-6-3 09:50:30
YMZoey 发表于 2019-6-3 09:03
请问,如果上下两个表面不同的话,那算出来的表面能是哪一个表面的能量呢?

符合计量比的情况应该是这个晶体劈裂形成这两种表面的平均能量。
YMZoey 发表于 Post on 2019-6-3 09:03:45
卡开发发 发表于 2018-1-12 11:07
两个面是否是一样的没关系,比如一个AB两种原子构成的晶体沿着晶面方向原子的排列有可能是...ABABAB..., ...

请问,如果上下两个表面不同的话,那算出来的表面能是哪一个表面的能量呢?
granvia 发表于 Post on 2018-9-4 19:37:03
zorow 发表于 2018-1-12 10:19
卡开发发老师,我还有一个问题请教您:
在测试真空层厚度时,居然得出了厚度越大表面能越大的结果,请问 ...

可以算算不同厚度下的功函数,看看厚度是否收敛。这个vasp的handout里有算例
小潘潘 发表于 Post on 2018-9-4 15:49:00
同学,你好,我是一名量化计算小白,请问你有没有如何用MS计算表面能的文章?最好是步骤详尽些的,以便于我可以模仿,谢谢啦
zorow 发表于 Post on 2018-1-12 20:20:01
卡开发发 发表于 2018-1-12 19:12
不需要。按说没有上下表面不对称的情况,15A左右应该差不多了,如果很有必要的话,你可以测试更大的真空 ...

好的卡开发发老师,谢谢您的指点!

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