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在本教程中,你将学习如何计算石墨烯和二硫化钼的透射谱。这篇教程的核心是告诉使用者选择什么参数,计算什么内容,思考什么问题,而不是怎样选择,怎样计算以及怎样思考。
在ATK中,利用一种简单方法来计算一个完美周期性体系的透射谱是可能的。这种方法并不需要像处理非完美体系时设置很具体的器件构型,如电极,电极扩展区和散射区等。在这个例子中,你将看到怎样计算一个完美的周期性二维片层的透射谱。第一个计算实例是我们熟知的石墨烯;第二个实例是单层<chem>MoS2</chem>,相比石墨烯来说它有一个相对复杂的晶胞结构。
对于一个完美的周期结构,其透射谱原则上是其电子能带结构每个能级上所有模式的累加求和。在一维体系中,你可以手动求和;但对于二维体系,我们必须在求解其电子结构和透射谱时考虑如何对布里渊区进行合理的分割。
需要说明的是:在ATK中,计算透射谱和计算能带结构的方法是一样的。因此,在使用时都将遵循相同的规则:晶胞必须是类电极结构的,即晶胞的A和B矢量必须同时垂直于C(C平行于Z方向);计算透射谱的是C方向(这里需要指出,并不是所有材料均是各向同性的)。
请记住,在C方向上你不需要重复晶胞;你可以利用尽可能小的晶胞。ATK会内部的扩建足够大的超胞以考虑所有相关的相互作用。
现在,我们开始计算石墨烯。你的第一个任务是将六方的晶胞转变为正交的晶胞。这个可以通过Builder实现:
在这个例子中,你将使用紧束缚模型去进行快速计算,更具体点,一个考虑3级近邻的单Pi能带模型。对“简单”的石墨烯来说,这将会提供给你一个极好的能带结构用来计算透射谱。
但是,处理石墨烯时往往会有一些问题,因为你很难知道需要选择多少k点去进行布里渊区采样从而得到收敛的结果;此外,为了获得特定高对称K点附近能带的准确值你必须考虑这个点或者周围的一些点。通用的规则是你需要3的奇数倍数值(某些情况下还需要考虑构建超胞)。基于简单的最近邻紧束缚模型(能带结构计算已经基本编码到该方法中),在B和C方向上你实际上不需要超过3个k点去进行布里渊区采样。(利用DFT方法,你可能至少需要9个点。)
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