这是本文档旧的修订版!
虽然LDA和GGA计算,对于Si(以及大部分其他半导体材料)得不到合适的带隙,但这些“简单”的泛函却能够很好的预测几何结构性质。在本文中,将演示如何使用ATK研究所谓的Si(100)表面不对称二聚重构。
本文着重关注物理以及如何正确的设置模型,而非如何操作VNL。本文假定读者已经有了建模队经验(例如切开表面),以及设置计算、查看结果,因此提到具体步骤,不再非常详尽的解释。
1,启动VNL并打开Builder
2,从数据库添加alpha硅晶体结构(Add ‣ From Database)
3,打开Builders ‣ Surface (Cleave)
* 通过输入对应的米勒指数,沿100面切开晶体 * 因为二聚重构只发生在2x1超胞,所以需要创建较大的表面单胞,而不是用最小表面单胞。因此在第二页窗口中设置V<sub>2</sub>=2u<sub>2</sub>
在表面建模工具的最后一页选择Slab厚度为4.5层(默认真空厚度是合适的)
4,将结构沿所有方向居中(Coordinate Tools ‣ Center)
5,选择z坐标值最小的两个Si原子,点击几次Rattle工具,对这两个原子的位置产生随机的小扰动。这是因为完全对称的状态是超稳定的结构,最好不要从这种状态开始优化
6,选择Z坐标值最大的两个Si原子,使用加氢钝化,从而使得所有的Si原子饱和
生成的结构如下图所示:
1,依次插入New Calculator和OptimizeGeometry。
2,Calculator中除了k-point sampling之外所有参数使用默认值。设置k-point sampling为9×9(当然c方向一个k点就够了,因为是层状结构)——精度非常重要,因为对称、不对称二聚状态的能量差很小1)。
3,优化,限制住底部的两个Si原子以及4个H原子。如果可能的话,限制弛豫的自由度总是很重要的,这样能够投影为纯的平移和转动。
4,确保勾选了Save trajectory,并设置轨迹文件的名字
5,设置输出文件的名字,现在已经准备好运行了。保存脚本!
将脚本送入Job Manager,或者将其上传到集群之后运行。该计算并行化非常好,根据MPI并行节点数差别,计算耗时约为1个小时或几个小时。