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使用AKMC方法模拟Si0.5Ge0.5中空位的扩散
版本：2017. alpha
在本教程中，我们将采用自适应动力学蒙特卡洛方法（AKMC）模拟 Si0.5Ge0.5 合金空位扩散。AKMC 是一种可以即时执行动力学蒙特卡洛（KMC）模拟的算法，无需预先定义一组状态和反应机制。通过定位势能面上的鞍点确定反应机制，然后运用谐波过渡态理论（HTST）计算反应速率。您可以在以下教程中了解更多 AKMC 方法的相关信息：Adaptive Kinetic Monte Carlo Simulation of Pt on Pt(100)。
注意
对于典型的 MD 模拟，超过几百纳秒的模拟是不切实际的。但是，通过使用 AKMC，我们将能够在更长的时间范围内对体系的动态进行模拟。这是因为 KMC 模拟是将体系的动态描述为状态之间的转换，故一旦发现就可以快速计算出来。
获取初始结构
为了生成初始的 Si0.5Ge0.5 合金结构，我们在 2015 版 ATK 的
Builder里点击 Builders 
Substitutional Alloy。如果您使用的更早的版本，可以用这个脚本代替：↓initial-structure.py。
- 打开
Builder。 - Add
From Database，点击 Silicon (alpha)。 - Bulk Tools Repeat，设置 A = 4，B = 4，C = 4，点击 Apply 按钮。
- 选择 Builders Substitutional Alloy。
- 采用默认设置，用 Ge 替代 50% 的Si。
- 点击 Create 按钮。
现在，您可以在 Builder 的主窗口和 Stash 中看到初始的合金结构。可能与上图显示的有所不同，因为合金是随机生成的。接下来，我们要在初始结构上做一个 Si 的空位。本例中，我们在前面删除了蓝色 Ge 后面的一个黄色 Si。您也可以随机创建一个 Si 空位。
现在，我们将要优化初始结构。
- 点击
按钮，将初始结构发送到 Script Generator。 - 添加
New Calculator 和 
OptimizeGeometry 模块。 - 修改输出文件名为
alloy.nc。 - 双击 New Calculator 模块，选择 ATK-Classical 计算器，参数为 StillingerWeber_SiGe_1995。
- 在 OptimizeGeometry 模块，设置 Force tolerance 为 0.01 eV/Å。
- 点击 按钮，将脚本发送到 Job manager。
您也可以下载使用脚本：↓initial-structure.py。该脚本会生成一个硅超胞，然后用 Ge 随机替换 Si 以达到 50:50 的比例，最后做一个如下所示的 Si 空位。
通过拖动脚本到主 VNL 窗口并放到 
Job Manager 上或直接通过终端运行脚本。
现在您已经有包含一个空位的 4×4×4 SiGe 超胞，结构优化后保存为 alloy.nc。请注意，这是一个很小的体系，仅用于说明的目的。进行科学有效的模拟时，您将需要一个更大的体系。您可以通过从 LabFloor 合金中选中 gID0001 并将其拖放到 
Viewer从而在实现在 VNL 中可视化结构的功能。效果如下所示。
图片中的结构有一个空位，但很难识别出。您将执行一个 LocalStructure 计算找出哪个原子没有典型的类金刚石排列方式。
- 从 LabFloor 将 gID0001 结构拖到
Scripter。 - 在 Scripter，双击 Analysis LocalStructure。
- 选择默认输出文件名为
local_structure.nc。 - 点击 按钮，将脚本发送到 Job manager，运行计算。预计耗时在一分钟内。
现在，您可以更清晰的观察结构中的空位。在主窗口中，打开 Viewer 中的 LocalStructure，并展开侧栏的 Local Structure 面板，选择 Diamond-like。现在，所有不在空位附近并具有理想晶体结构的原子都被已经选中。打开 Properties 对话框，在 Atoms 选项卡中将所选原子的 opacity（不透明度）改为0.1。将其他原子变得几近透明可以凸显空位附近的原子。结果如下图所示。请注意原子群中间明显的空缺。
