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atk:声子振动模式分析

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atk:声子振动模式分析 [2016/12/07 12:05] – [优化 MoS2 结构] dong.dongatk:声子振动模式分析 [2018/03/20 22:16] (当前版本) – liu.jun
行 7: 行 7:
  
 <WRAP center info 100%> <WRAP center info 100%>
-===注意===+=== 提示 === 
 +**本教程使用特定版本的QuantumATK创建，因此涉及的截图和脚本参数可能与您实际使用的版本略有区别，请在学习时务必注意。** 
 +</WRAP> 
 + 
 +<WRAP center info 100%> 
 +===提示===
 振动性质的计算需要构型中的动力学矩阵（**dynamical matrix**），它描述了原子脱离平衡位置时的力响应。 振动性质的计算需要构型中的动力学矩阵（**dynamical matrix**），它描述了原子脱离平衡位置时的力响应。
 </WRAP> </WRAP>
行 51: 行 56:
  
 通过以下步骤很容易得到声子能带结构和声子态密度： 通过以下步骤很容易得到声子能带结构和声子态密度：
-  * 将优化的MoS<sub>2</sub>''BulkConfiguration'' 拖入{{:atk:script_generator.png?25|}} Scripter 并双击{{:atk:calculator.png?25| }} 添加一个New Calculator 。 +  * 将优化的 MoS<sub>2</sub> ''BulkConfiguration'' 拖入{{:atk:script_generator.png?25|}} Scripter 并双击{{:atk:calculator.png?25| }} 添加一个 New Calculator 。 
-  * 将输出文件改为''mos2_phonons.nc''。+  * 将输出文件改为 ''mos2_phonons.nc''。
   * 将计算器设置为 **ATK-Classical**。   * 将计算器设置为 **ATK-Classical**。
-  * 添加{{:atk:analysis.png?25|}}Analysis ‣ PhononDensityOfStates 和{{:atk:analysis.png?25|}}Analysis ‣ PhononBandstructure 。 +  * 添加 {{:atk:analysis.png?25|}}Analysis ‣ PhononDensityOfStates 和 {{:atk:analysis.png?25|}}Analysis ‣ PhononBandstructure 。 
-  * 注意{{:atk:analysis.png?25|}}DynamicalMatrix 也会自动地被添加。 +  * 注意 {{:atk:analysis.png?25|}} DynamicalMatrix 也会自动地被添加。 
-  * 打开DynamicalMatrix 模块并选择 Repeats ‣ Custom 设置重复为 (21,21,1)。+  * 打开 DynamicalMatrix 模块并选择 Repeats ‣ Custom 设置重复为 (21,21,1)。
  
 {{ :atk:mos2_dynmat.png?300 |}} {{ :atk:mos2_dynmat.png?300 |}}
  
-  * 打开** PhononBandstructure** ，设置 “Points pr. segment” 为 400 并设置布里渊区路径顺序为 [G, M, K, G]。 +  * 打开 ** PhononBandstructure** ，设置 “Points pr. segment” 为 400 并设置布里渊区路径顺序为 [G, M, K, G]。 
-  * 在 Analysis‣PhononDensityOfStates中, 点掉“Sync” 并设置q-point sampling为  (99, 99, 1)。+  * 在 Analysis‣PhononDensityOfStates 中, 点掉 “Sync” 并设置 q-point sampling 为  (99, 99, 1)。
  
 {{ :atk:mos2_doswin.png?300 |}} {{ :atk:mos2_doswin.png?300 |}}
行 67: 行 72:
 === 运行计算和结果分析 === === 运行计算和结果分析 ===
  
-运行计算。当完成后，LabFloor 会包含PhononBandstructure 和PhononDensityOfStates :+运行计算。当完成后，LabFloor 会包含 PhononBandstructure 和 PhononDensityOfStates :
   * {{:atk:labfloor_phononbandstructure.png?25|}}PhononBandstructure   * {{:atk:labfloor_phononbandstructure.png?25|}}PhononBandstructure
   * {{:atk:labfloor_phonondensityofstates.png?25|}}PhononDensityOfStates   * {{:atk:labfloor_phonondensityofstates.png?25|}}PhononDensityOfStates
-使用Bandstructure Analyzer 和 2D Plot工具来观察声子能带结构和态密度。结果与文献数据[JPR14]吻合的很好。+使用 Bandstructure Analyzer 和 2D Plot 工具来观察声子能带结构和态密度。结果与文献数据[JPR14]吻合的很好。
  
 {{ :atk:bandstructure2.png?400 |}} {{ :atk:bandstructure2.png?400 |}}
行 79: 行 84:
   * 打开{{:atk:script_generator.png?25|}}Script Generator 进行以下操作:   * 打开{{:atk:script_generator.png?25|}}Script Generator 进行以下操作:
   * 添加一个{{:atk:analysis_from_file.png?25|  }}** Analysis from File** 模块，双击打开，设置输出文件为 ''mos2_phonons.nc''，并选择对象id为 “gID000”。   * 添加一个{{:atk:analysis_from_file.png?25|  }}** Analysis from File** 模块，双击打开，设置输出文件为 ''mos2_phonons.nc''，并选择对象id为 “gID000”。
-  * 添加一个{{:atk:analysis.png?25|  }} Analysis‣VibrationalMode分析对象并设置 q-point坐标和感兴趣的模式数。+  * 添加一个{{:atk:analysis.png?25|  }} Analysis‣VibrationalMode 分析对象并设置 q-point 坐标和感兴趣的模式数。
  
 {{ :atk:mos2_vibwin.png?400 |}} {{ :atk:mos2_vibwin.png?400 |}}
  
-脚本将重新计算动力学矩阵，这将很不方便。为了使用已经计算好的动力学矩阵，将脚本送到editor并修改定义动力学矩阵的语句使其从文件''mos2_phonons.nc''读取对象“gID001”。+脚本将重新计算动力学矩阵，这将很不方便。为了使用已经计算好的动力学矩阵，将脚本送到 editor 并修改定义动力学矩阵的语句使其从文件 ''mos2_phonons.nc'' 读取对象 “gID001”。
  
 <code python> <code python>
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 </code> </code>
  
-运行脚本，当计算完成时，你将在**LabFloor** 找到**VibrationalMode**  :+运行脚本，当计算完成时，你将在 **LabFloor** 找到 **VibrationalMode**  :
   *{{:atk:labfloor_vibrationalmode.png?25|}} VibrationalMode   *{{:atk:labfloor_vibrationalmode.png?25|}} VibrationalMode
  
-选中它并通过点击**Vibration Visualizer**工具栏打开它。你将会以动画的形式可视化振动模式。+选中它并通过点击 **Vibration Visualizer** 工具打开它。你将会以动画的形式可视化振动模式。
  
 {{ :atk:vibrationalvisualizer_arrow1.png?500 |}} {{ :atk:vibrationalvisualizer_arrow1.png?500 |}}
  
-当你完成设置，你可以在图上右击导出图片或者gif动画。下面的两个gif动画分别是振动模式4在高对称点Γ (276.87 cm<sup>-1</sup>)和在点M (252.32 cm<sup>-1</sup>)的图解。+当你完成设置，你可以在图上右击导出图片或者 gif 动画。下面的两个 gif 动画分别是振动模式 4 在高对称点 Γ (276.87 cm<sup>-1</sup>)和在点 M (252.32 cm<sup>-1</sup>)的图解。
  
 {{ :atk:mode4_m_352.32cm-1.gif?500 |}} {{ :atk:mode4_m_352.32cm-1.gif?500 |}}
行 121: 行 126:
 {{ :atk:mode4_gamma_276.87cm-1.gif?500 |}} {{ :atk:mode4_gamma_276.87cm-1.gif?500 |}}
  
-你可以对Vibration Visualizer进行其他操作并与文献[JPR14] [GAZW+13] [YSB+14]中的值进行对比。+你可以对 Vibration Visualizer 进行其他操作并与文献[JPR14] [GAZW+13] [YSB+14]中的值进行对比。
  
  
行 133: 行 138:
 ==== 计算设置 ==== ==== 计算设置 ====
  
-打开**Builder**并进行以下操作： +打开 **Builder** 并进行以下操作： 
-  * 使用 Add ‣ From Database向stash添加 “Silicon (alpha)” 。 +  * 使用 Add ‣ From Database 向 stash 添加 “Silicon (alpha)” 。 
-  * 使用Bulk Tools ‣ Supercell将原胞转换为超胞。+  * 使用 Bulk Tools ‣ Supercell 将原胞转换为超胞。
  
 {{ :atk:conventional_cell.png?500 |}} {{ :atk:conventional_cell.png?500 |}}
  
-  * 使用Bulk Tools ‣ Repeat将结构进行6*6*8的重复，产生含有2304个硅原子的构型。 +  * 使用 Bulk Tools ‣ Repeat 将结构进行 6*6*8 的重复，产生含有 2304 个硅原子的构型。 
-  * 使用Selection Tools,通过在By Expression中的语句, 切出一个柱状结构。+  * 使用 Selection Tools,通过在 By Expression 中的语句, 切出一个柱状结构。
  
-<WRAP center round info 100%> +<WRAP center info 100%> 
-**提示！**+===提示===
  
-语句“z > 20 and x < 10”将会选择构型的某一部分，然后可以通过Edit ‣ Delete Atoms将这些部分删除。+语句 “z > 20 and x < 10” 将会选择构型的某一部分，然后可以通过 Edit ‣ Delete Atoms 将这些部分删除。
 </WRAP> </WRAP>
  
  
-  * 普通列表项目增加柱子指向方向的晶格矢量以在有柱薄膜上下方产生真空区域。+  * 增加柱子指向方向的晶格矢量以在有柱薄膜上下方产生真空区域。
  
 {{ :atk:builder_siliconpillared.png?500 |}} {{ :atk:builder_siliconpillared.png?500 |}}
  
-  * 将构型送到**Scripter**并添加一个**Calculator**,一个**PhononBandstructure** 分析对象和两个**VibrationalMode** 对象。 +  * 将构型送到 **Scripter** 并添加一个 **Calculator**, 一个 **PhononBandstructure** 分析对象和两个 **VibrationalMode** 对象。 
-  * 将计算器设置为ATK-Classical。 +  * 将计算器设置为 ATK-Classical。
- +
-<WRAP center round info 100%> +
-**注意！**+
  
 +<WRAP center info 100%>
 +===注意===
 当计算三维结构时，你可以保留**DynamicalMatrix**中的设置为默认值。 当计算三维结构时，你可以保留**DynamicalMatrix**中的设置为默认值。
 </WRAP> </WRAP>
行 164: 行 168:
 打开 **PhononBandstructure** 后 打开 **PhononBandstructure** 后
   * 设置 “Points pr. segment” 为100;   * 设置 “Points pr. segment” 为100;
-  * 设置 “Number of bands” 为50;+  * 设置 “Number of bands” 为 50;
   * 设置布里渊区路径为 [G, X].   * 设置布里渊区路径为 [G, X].
  
 编辑两个 **VibrationalMode** 对象为计算在Γ点 (0, 0, 0) 和在 X点 (0.5, 0, 0)的振动模式，并在两个对象中选择模式数[0,1,2,3,4,5,6,7,8] 。 编辑两个 **VibrationalMode** 对象为计算在Γ点 (0, 0, 0) 和在 X点 (0.5, 0, 0)的振动模式，并在两个对象中选择模式数[0,1,2,3,4,5,6,7,8] 。
  
-运行计算。对于单CPU核将会花费一段时间，但是对于并行计算将会很快完成。+运行计算。对于单 CPU 核将会花费一段时间，但是对于并行计算将会很快完成。
  
 ==== 结果 ==== ==== 结果 ====
行 186: 行 190:
 ===== 参考文献 ===== ===== 参考文献 =====
  
-[DH14] (1, 2) Bruce L. Davis and Mahmoud I. Hussein. Nanophononic metamaterial: Thermal conductivity reduction by local resonance. Phys. Rev. Lett., 112:055505, Feb 2014. doi:10.1103/PhysRevLett.112.055505. +  * [DH14] (1, 2) Bruce L. Davis and Mahmoud I. Hussein. Nanophononic metamaterial: Thermal conductivity reduction by local resonance. Phys. Rev. Lett., 112:055505, Feb 2014. doi:10.1103/PhysRevLett.112.055505. 
- +  * [GAZW+13] Mahdi Ghorbani-Asl, Nourdine Zibouche, Mohammad Wahiduzzaman, Augusto F. Oliveira, Agnieszka Kuc, and Thomas Heine. Electromechanics in mos2 and ws2: nanotubes vs. monolayers. Scientific Reports, 2013. doi:10.1038/srep02961. 
-[GAZW+13] Mahdi Ghorbani-Asl, Nourdine Zibouche, Mohammad Wahiduzzaman, Augusto F. Oliveira, Agnieszka Kuc, and Thomas Heine. Electromechanics in mos2 and ws2: nanotubes vs. monolayers. Scientific Reports, 2013. doi:10.1038/srep02961. +  * [JPR13] Jin-Wu Jiang, Harold S. Park, and Timon Rabczuk. Molecular dynamics simulations of single-layer molybdenum  
- +  * disulphide (mos2): Stillinger-weber parametrization, mechanical properties, and thermal conductivity. Journal of Applied Physics, 114(6):–, 2013. doi:10.1063/1.4818414. 
-[JPR13] Jin-Wu Jiang, Harold S. Park, and Timon Rabczuk. Molecular dynamics simulations of single-layer molybdenum  +  * [JPR14] (1, 2) Jin-Wu Jiang, Harold S. Park, and Timon Rabczuk. Mos2 nanoresonators: intrinsically better than graphene? Nanoscale, 6:3618–3625, 2014. doi:10.1039/C3NR05991J. 
-disulphide (mos2): Stillinger-weber parametrization, mechanical properties, and thermal conductivity. Journal of Applied Physics, 114(6):–, 2013. doi:10.1063/1.4818414. +  * [YSB+14] Rusen Yan, Jeffrey R. Simpson, Simone Bertolazzi, Jacopo Brivio, Michael Watson, Xufei Wu, Andras Kis, Tengfei Luo, Angela R. Hight Walker, and Huili Grace Xing. Thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide obtained from temperature-dependent raman spectroscopy. ACS Nano, 8(1):986–993, 2014. doi:10.1021/nn405826k. 
- +  * 原文：http://docs.quantumwise.com/tutorials/vibrational_modes.html 
-[JPR14] (1, 2) Jin-Wu Jiang, Harold S. Park, and Timon Rabczuk. Mos2 nanoresonators: intrinsically better than graphene? Nanoscale, 6:3618–3625, 2014. doi:10.1039/C3NR05991J. +  * 本文翻译：王吉章
- +
-[YSB+14] Rusen Yan, Jeffrey R. Simpson, Simone Bertolazzi, Jacopo Brivio, Michael Watson, Xufei Wu, Andras Kis, Tengfei Luo, Angela R. Hight Walker, and Huili Grace Xing. Thermal conductivity of monolayer molybdenum disulfide obtained from temperature-dependent raman spectroscopy. ACS Nano, 8(1):986–993, 2014. doi:10.1021/nn405826k. +
- +
-本文翻译：王吉章+
  
  
  
atk/声子振动模式分析.1481083530.txt.gz · 最后更改: 2016/12/07 12:05 由 dong.dong

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