CASTEP或者VASP计算ZnO表面吸附DNT分子（N,N-二硝基甲苯）

ca0yan9 · 发表于 Post on 2016-2-28 16:22:16

最近文章修改意见中说道需要对吸附在ZnO表面上的DNT分子的吸附作用（DOS，吸附能）等进行计算，可能需要用CASTEP或者VASP进行计算模拟吸附过程，不太懂的地方有：
1、不同与CO，N2等小分子，如何将DNT放置到半导体表面上，
2、是否需要添加层结构，
3、GGA和PBE能够满足要求，
由于比较着急，对CASTEP的用法不太懂，希望大神帮帮忙，

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-2-29 09:45:20

1、一般在表面吸附的话，如果是MS建模的话，先import，自带晶体库中以及有ZnO的结构，然后切面建立真空层拓展到合适大小的超胞；新建个xsd文件把分子画出来，选中分子直接贴到切面的真空区域；调整分子的构象，把可能性比较高的结构挑出来进行计算；如果使用MS之外的程序可以把建立好的结构导出为cif之后待处理；
2、你指的层结构是？
3、一般GGA-PBE+Grimme-D2够了。由于一般的GGA的渐进行为不好（不符合广义Koopmans定理），所以能够直观看到带隙算出来的偏窄，电荷转移也可能被高估，原则上应该考虑+U，不过对于一些表面态改善可能不是很明显，U值也难于确定；同时长程的渐进行为也不好，没办法正确描述vdW色散作用，Grimme-D2能一定程度上对这个问题进行修正。不考虑+U并且图快的话可以考虑DMol3，对于表面体系处理的计算速度有明显的优势，一般结果也还行。

lwj · 发表于 Post on 2016-10-18 17:36:46

卡开发发发表于 2016-2-29 09:45
1、一般在表面吸附的话，如果是MS建模的话，先import，自带晶体库中以及有ZnO的结构，然后切面建立真空层拓 ...

老师，您好，我用GGA-PBE+Grimme建立Co3O4模型，在优化表面时总是不收敛，且表面原子往外面偏移（文献都是向内收缩），按版主的方法先低精度优化，再高精度优化晶胞，优化晶胞使用参数都是默认的fine，表面使用的是medium仍然不能收敛。优化晶胞得到的结果如晶格常数、两种Co—O的键长都在相似文献的偏差范围内，带隙稍大1.78eV（实验值1.65eV），我应该从哪方面入手去解决不收敛这个问题。谢谢。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-10-18 23:06:54

lwj 发表于 2016-10-18 17:36
老师，您好，我用GGA-PBE+Grimme建立Co3O4模型，在优化表面时总是不收敛，且表面原子往外面偏移（文献都 ...

啥程序算的？磁矩是否指定正确？k点和截断能是否测试过？

lwj · 发表于 Post on 2016-10-19 08:31:25

卡开发发发表于 2016-10-18 23:06
啥程序算的？磁矩是否指定正确？k点和截断能是否测试过？

抱歉，信息没说全，MS8.0的DMol3，对K点测试过，但是截断半径加到5.0A，计算时间成了两倍，所以就没继续，参考查到的文献用的4.5A计算，磁矩可以通过反铁磁体的能态密度对称验证。另外在smearing为0.005eV时态密度的在费米能附近仍有很小能态密度，参数测试是看了你的贴进行的，测试结果和先用的参数(参考文献）一致，论坛上相关的帖子都看了，但是找不到问题所在，所以麻烦您指点一下其他可能的原因。

anmin0127 · 发表于 Post on 2016-10-19 09:14:59

如果计算能量的话，小分子不是layer结构，可能无法运行castep吧？

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-10-19 13:02:09

lwj 发表于 2016-10-19 08:31
抱歉，信息没说全，MS8.0的DMol3，对K点测试过，但是截断半径加到5.0A，计算时间成了两倍，所以就没继续 ...

反铁磁性最好看下原子的磁矩，免得搞成无磁性的。你试试看不要优化晶格看看。DMol3优化晶格不知道用的什么乱七八糟的方法，过程中stress貌似都没有计算。还有，DMol3的smearing的单位应该是Hartree吧，0.005Ha其实还是个相当大的展宽。

这类系统是比较难算，站内有个Co3O4的问题其实迄今我也没有完全解决难收敛的原因。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-10-19 13:21:25

lwj 发表于 2016-10-19 08:31
抱歉，信息没说全，MS8.0的DMol3，对K点测试过，但是截断半径加到5.0A，计算时间成了两倍，所以就没继续 ...

5.0A的话确实偏大，原子数多了基本就算不动了。Fermi能级应该会有，因为DMol3应该是以价带顶作为Ef的。DMol3优化晶格貌似不计算Stress，不知道用的什么怪异方法，不要使用为妙。smearing在DMol3中的单位是Ha，0.005Ha还是个很大的值。这个体系确实比较难算，以往站内也是有个Co3O4的到现在我也没想出太好的解决方案，用DMol3算这类体系甚至可能得去调整spin mix，实在搞不定只好换其他程序看看。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-10-19 13:22:02

anmin0127 发表于 2016-10-19 09:14
如果计算能量的话，小分子不是layer结构，可能无法运行castep吧？

可以造一个大一点的box把分子放进去，然后做三个方向上的偶极矩修正。

lwj · 发表于 Post on 2016-10-19 14:10:54

卡开发发发表于 2016-10-19 13:22
可以造一个大一点的box把分子放进去，然后做三个方向上的偶极矩修正。

谢谢您的指点，我上午有事出去了，未能及时回复您。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-10-19 15:51:01

lwj 发表于 2016-10-19 14:10
谢谢您的指点，我上午有事出去了，未能及时回复您。

我测试了一下，如果不优化晶格，把表面的表层原子稍微调整一下，单点能马马虎虎可以做收敛。

lwj · 发表于 Post on 2016-10-19 16:21:03

卡开发发发表于 2016-10-19 15:51
我测试了一下，如果不优化晶格，把表面的表层原子稍微调整一下，单点能马马虎虎可以做收敛。

是不是直接优化结构，然后切出表面，进行结构优化，我看到有篇Dmol3的计算这个还在奇怪他没优化晶胞，原来不优化才能收敛，谢谢您了。不过这样的结论能认可吗？还是有部分东西大家认可。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-10-19 18:43:25

lwj 发表于 2016-10-19 16:21
是不是直接优化结构，然后切出表面，进行结构优化，我看到有篇Dmol3的计算这个还在奇怪他没优化晶胞，原 ...

我主要大概看看什么样的参数能够收敛。DMol3我觉得没法很好优化晶格，不优化晶格当然是不合理的，所以比较好的办法就是计算不同晶格常数的结构的能量，然后拟合晶体状态方程，Co3O4是立方晶格，这样的操作不会很难。

lwj · 发表于 Post on 2016-10-19 19:22:55

卡开发发发表于 2016-10-19 18:43
我主要大概看看什么样的参数能够收敛。DMol3我觉得没法很好优化晶格，不优化晶格当然是不合理的，所以比 ...

计算几个不同晶格常数的能量，得到一个晶格常数与能量之间3次或以下的关系曲线，然后取一个能量最低的晶格常数进行优化，是这样的吗？还是每个晶格常数先优化，再计算能量。

anmin0127 · 发表于 Post on 2016-10-19 21:12:34

卡开发发发表于 2016-10-19 13:22
可以造一个大一点的box把分子放进去，然后做三个方向上的偶极矩修正。

好的，谢谢啊

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[综合讨论] CASTEP或者VASP计算ZnO表面吸附DNT分子（N,N-二硝基甲苯）

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