这是本文档旧的修订版!
本教程介绍如何使用一种非常新的方法计算表面性质:基于格林函数的表面计算。与传统的表面片层(slab)模型不同,表面电子态结构通过非平衡态格林函数(NEGF)方法与块体电子态耦合。
这里研究的是银(100)表面的功函数,主要介绍:
首先简单介绍基于格林函数的表面计算,以及与传统slab模型的不同之处。下面两幅图显示了这二者的不同。
slab模型由有限层数的原子构成,C方向两边其他地方是真空,因此这个体系有两个表面(表面-真空界面)。静电(Hartree)势($V_H$)在slab的中间是和块体材料接近的,而在表面处有一定变化,并过渡到真空区域的常数。
与之不同,格林函数表面模型包含一个表面区域,并将其连接在一个电极上,电极部分是一个完整的块体材料周期结构。电子态在电极–表面区域之间的界面上通过格林函数匹配。因此,表面的电子态与块体基底连接,表面的化学势因此被固定为电极的化学势。
与传统的slab模型相比,基于格林函数方法的表面计算有明显的优势:
如前所述,格林函数表面模型有一个电极和一个表面区域(或称中间区域)组成。在ATK的语言里,可以称之为只有一个电极的器件结构。和其他ATK器件(NEGF)计算一样,计算由两步完成:
如下图所示,在晶胞C方向使用了三种不同的边界条件。电极部分向左方向采用周期边界条件,而在电极–表面处采用狄利克雷(Dirichlet)边界条件。而在表面一侧,Neumann边界条件是最自然合理的。