Goddard的两篇带隙计算测试文章

sobereva · 发表于 Post on 2016-4-8 14:32:05

Goddard在11年在JPCL发了篇不同方法计算半导体带隙的对比文章Accurate Band Gaps for Semiconductors from Density Functional Theory，现在又在JPCL发了篇Resolution of the Band Gap Prediction Problem for Materials Design，结论都是B3PW91整体最划算，有兴趣可以看看

我本是个娃娃 · 发表于 Post on 2016-4-8 19:00:28

还别说，对于我的研究有很大益处

万卷书万里路 · 发表于 Post on 2016-4-9 11:44:45

本帖最后由万卷书万里路于 2016-4-9 11:46 编辑

谢谢sob老师分享！
我看了下都是讲无机半导体的band gap的文章，请问老师这些方法能用在有机半导体的带隙计算上吗，用高斯，还是VASP，还是别的，
有没有在有机半导体的band gap预测计算方面这种类型的文章？
谢谢！

sobereva · 发表于 Post on 2016-4-9 14:36:33

万卷书万里路发表于 2016-4-9 11:44
谢谢sob老师分享！
我看了下都是讲无机半导体的band gap的文章，请问老师这些方法能用在有机半导体的带隙 ...

有机半导体用B3PW91或B3LYP也没问题，比如Synthetic Metals 141 (2004) 171–177、ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH, 44, 14-24

万卷书万里路 · 发表于 Post on 2016-4-9 15:23:24

sobereva 发表于 2016-4-9 14:36
有机半导体用B3PW91或B3LYP也没问题，比如Synthetic Metals 141 (2004) 171–177、ACCOUNTS OF CHEMICAL ...

恩，谢谢老师！

helpme · 发表于 Post on 2016-4-9 16:47:12

上面的工作是用CRYSTAL14 软件（商业软件）完成的。用的Gaussian-type基组，可以计算杂化泛函。

helpme · 发表于 Post on 2016-4-11 18:59:11

2016年的工作，到底哪些体系考虑了SOC，文章里面能看出来吗？不会是因为B3PW91 + SOC才结果好吧。

当然2011年那篇说B3PW91就很好。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-4-12 05:40:52

本帖最后由卡开发发于 2016-4-12 09:41 编辑

对于固体计算（不仅是带隙和晶格常数），与B3LYP相比，B3PW91好的太多，很大程度上因为B3LYP不符合自由电子气极限(UEG limit)，几乎导致窄带体系fail[1]。

DFT带隙的计算依赖很多问题，尤其是交换-关联泛函，芯电子处理方式的差异有时候不可忽略。以往遇到的案例是SnO2在CASTEP下的超软赝势算不到正确的结果（http://muchong.com/bbs/viewthrea ... page=1&target=blank），不优化晶格或者换了模守恒就没有问题。上述案例中，赝势造成晶格结构的差异从而反过来影响带隙，这类问题几乎赶巧。如果使用G0W0，还依赖零级波函数获取方式和空带数，d、f关联极强的体系甚至会G0W0@DFT+U才会有好的结果。还有更高级别的计算，代价就相当大了。

固体中的Coulomb作用呈现衰减，这使得HSE这样的泛函能够仅计算短程的精确交换就有好的计算结果。HSE长程与短程通过一个固定的屏蔽因子μ进行分割，但是这个因子选取太过于经验化以至于显得计算结果依赖体系[2]。sX（screened exchange）则是近似采用引入Thomas-Fermi屏蔽的Yukawa势来作为体系的精确交换，然后再混合以LSDA(CA-PZ)，这样的方法也具有正确的极限，原理也非常严格。从文献[2]上的Fig. 2也能看出HSE的介电常数趋势不及sX，Table III也显示了sX计算带隙也好于HSE03。Table II中除了两个还有In的体系不好之外，与Goddard文章重叠的几个测试误差稍小于B3PW91，尚不确定到底是否与赝势和基函数差异相关，如果有人有兴趣的话建议使用LAPW或LMTO进行测试对比一下。

Ref
[1]

paier2007.pdf (433.11 KB, 下载次数 Times of downloads: 59)
[2]

clark2010.pdf (298.61 KB, 下载次数 Times of downloads: 71)

helpme · 发表于 Post on 2016-4-12 09:44:22

谢谢楼上发发的详细说明。
其中的文献[2] 提出的sX方法貌似也是计算gap的好方法，且已经在castep里面。但为什么感觉用的人不多呢？
例如一般钙钛矿太阳能材料的计算，还是用HSE，+U，+SOC，GW等作为标准算法。

卡开发发 · 发表于 Post on 2016-4-13 03:39:39

helpme 发表于 2016-4-12 09:44
谢谢楼上发发的详细说明。
其中的文献[2] 提出的sX方法貌似也是计算gap的好方法，且已经在castep里面。但 ...

castep需要使用模守恒计算杂化，再加上Allbands的方法，计算量惊人。VASP实际上也可以使用这个方法，只是没有推广开来而已，需要指定LTHOMAS=.T.来做，需要注意的是：
In principle, however, the Thomas-Fermi screening length depends on the valence electron density; VASP determines this parameter from the number of valence electrons (POTCAR) and the volume and writes the corresponding value to the OUTCAR file.

+U和+SOC都是针对特定体系的，G0W0存在依赖性问题，scGW以上的方法计算量都相当可怕。sX可能非常小众，B3PW91的使用似乎也不及HSE多，何况HSE用GTO做效率比较可观。

bsl2016 · 发表于 Post on 2016-4-13 11:02:02

受益匪浅。

qwoop · 发表于 Post on 2016-4-13 12:54:43

DFT算氧化物半导体带隙还是世界性难题啊

止水 · 发表于 Post on 2016-5-1 20:23:54

xiexei分享，谢谢

rong · 发表于 Post on 2020-6-21 14:29:51

谢谢分享

张丽 · 发表于 Post on 2020-10-29 23:23:09

谢谢分享

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