界面建模考虑表面弛豫或重构时考虑的层数问题讨论

tjuptz

《固体物理导论》里说晶体最外几层(约为3个原子层）称为表面，表面可能发生重构，重构一般只发生在最外层吗？不发生重构可能发生弛豫，弛豫可能是单层也可能是多层的。那么在界面问题的分子动力学模拟中把重构或弛豫考虑进去，如果对于离子晶体（阴离子如碳酸根硫酸根这类非单原子层），是不是仅考虑最表面一层就行呢？还是应该多考虑一两层？
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经过论坛检索发现了几篇相关讨论的帖子：
表面吸附问题求指导
表面吸附的建模问题
请教大神：固体表面吸附气体或分子，可以用PBC来计算吗？
表面上吸附氢原子的设置
计算表面弛豫与表面重构问题疑问
另外，表面能计算公式问题 讨论了表面能计算公式
根据这些讨论，对slab模型用于吸附有了更多的理解。层高的考虑是计算经济考虑下的结果，严谨些应该做一些收敛性测试。通常建立三四层的模型、仅优化最表层都是经验的做法。固定substrate的下层也是一种“被逼无奈”的做法，通过这种非物理因素来模拟体相。但实际上上下表面其实都是与真空接触的，对于第一性原理中的几何优化而言可能造成不利影响，这一点对于MD就没有关系了。如果层高足够，那么体相（对于应用于第一性原理的模型应该是substrate的中间层，对于应用于MD的模型应该是底层）相对晶胞结构就不会有太大变化，即没有重构或弛豫现象。真空高度的设定严谨说亦应该进行测试，但经验上第一性原理最小取15A、MD最小取30A。而分子与基质的距离，对于物理吸附常取2-3A。

tjuptz

经过逐层解开冻结进行退火测试，4层的slab模型在不加冻结情况下确实没法维持体相的晶体结构。