关于ZnO几何优化从体相结构变成层状结构的问题

THY · 发表于 Post on 2025-7-16 21:24:57

本帖最后由 THY 于 2025-7-16 21:28 编辑

各位老师，根据资料显示，ZnO本身是纤锌矿结构，不属于层状结构

本人使用CP2K对ZnO(001)面进行几何优化，模型是4层的 4x4 ZnO，如图所示，使用PBE泛函，DZVP-MOLOPT-SR-GTH基组，3x3x1的k点，进行几何优化，计算完成后发现ZnO变成了层状结构，这该如何解决呀？

优化前：优化后：

另外附上 inp文件和out文件，供各位老师检查

ZnOcell444.inp (11.12 KB, 下载次数 Times of downloads: 3)

ZnOcell444.out (121.77 KB, 下载次数 Times of downloads: 0)

PS：本人计算中开启了D3(BJ)和smearing，但经过测试，开不开启都会使得ZnO变成层状结构

Aletyx · 发表于 Post on 2025-7-17 01:07:48

run type改成CELL_OPT，进行晶格优化应该能解决。
原因：我不知道你的初始结构是哪里来的，但是它的晶格常数应该不合理。在目前计算等级下，初态的面内晶格太大，你又没有优化晶格，相当于活生生给一个材料加了很大拉应变，变成这样也就不奇怪了。

THY · 发表于 Post on 2025-7-17 09:14:35

Aletyx 发表于 2025-7-17 01:07
run type改成CELL_OPT，进行晶格优化应该能解决。
原因：我不知道你的初始结构是哪里来的，但是它的晶格常 ...

老师，初始结构是在materials project上下载的，我首先对原始晶胞进行了几何优化，并在此基础上进行切面，扩胞，建立真空层，请问这些操作步骤有问题吗？

Aletyx · 发表于 Post on 2025-7-17 09:39:31

THY 发表于 2025-7-17 09:14
老师，初始结构是在materials project上下载的，我首先对原始晶胞进行了几何优化，并在此基础上进行切面 ...

哦你做的表面。初始切面前的结构有做晶格常数优化吗？
做表面有些额外问题要注意，比方说对ZnO这类有极性的体系要加dipole correction。此外我觉得不奇怪，因为ZnO貌似是铁电，铁电在很薄的厚度下，会失去极性，变成你优化出来的这种层状。当然我是从纯铁电的角度出发去考虑的，建议你看看一般文章算ZnO表面上如何做的，一般是要加dipole correction，固定底层原子不动

THY · 发表于 Post on 2025-7-17 10:42:09

本帖最后由 THY 于 2025-7-17 10:43 编辑

Aletyx 发表于 2025-7-17 09:39
哦你做的表面。初始切面前的结构有做晶格常数优化吗？
做表面有些额外问题要注意，比方说对ZnO这类有极 ...

dipole correction这个我确实没试过，老师，dipole correction只用针对 Z方向吗，也就是表面方面

get-it · 发表于 Post on 2025-7-18 15:11:27

这很正常
很早之前就有文章计算过，在纤锌矿结构中（包括ZnO,GaN,AlN等等），存在一个临界层数。在这个层数之下，纯平的类石墨结构就是比纤锌矿slab能量更低。

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