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atk:si_100_表面重构_用atk进行几何结构优化

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atk:si_100_表面重构_用atk进行几何结构优化 [2016/08/11 16:12] – [创建结构] dong.dongatk:si_100_表面重构_用atk进行几何结构优化 [2018/03/20 22:22] (当前版本) – liu.jun
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-======Si(100)表面重构：用ATK进行几何结构优化======+======Si(100)表面重构：用QuantumATK进行几何结构优化======
  
 =====简介===== =====简介=====
  
-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。+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 QuantumATK 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的经验（例如如何切开表面），以及设置计算、查看结果，因此提到具体步骤，不再详尽的解释。 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的经验（例如如何切开表面），以及设置计算、查看结果，因此提到具体步骤，不再详尽的解释。
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 =====设置计算===== =====设置计算=====
  
-1，依次插入New Calculator和OptimizeGeometry。 +  * 依次插入 New Calculator 和 OptimizeGeometry。 
- +  * Calculator 中除了 k-point sampling 之外所有参数使用默认值。设置 k-point sampling 为 9x9（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((A. Ramstad, G. Brocks, and P.J. Kelly: Theoretical study of the Si(100) surface reconstruction. Phys. Rev. B 51, 14504, 1995))。 
-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9x9（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((A. Ramstad, G. Brocks, and P.J. Kelly: Theoretical study of the Si(100) surface reconstruction. Phys. Rev. B 51, 14504, 1995))。 +  * 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。 
- +  * 确保勾选了Save trajectory，并设置轨迹文件的名字
-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 +
 {{ :atk:reconstruction06.png?600 |}} {{ :atk:reconstruction06.png?600 |}}
 +  * 设置输出文件的名字，现在已经准备好运行了。保存脚本！
  
-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。
- +
-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。+
 =====结果===== =====结果=====
  
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 {{ :atk:reconstruction07.png?600 |}} {{ :atk:reconstruction07.png?600 |}}
  
-分析结构弛豫的轨迹也很有意义。选择LabFloor中，你之前保存的轨迹文件，点击Viewer大卡，可以看到优化的动画过程:+分析结构弛豫的轨迹也很有意义。选择LabFloor中，你之前保存的轨迹文件，点击Viewer大卡，可以看到优化的动画过程（点开大图）:
  
-[[http://docs.quantumwise.com/_images/optimize_si_100.gif|点击看动画]]+{{ :atk:optimize_si_100_1_.gif?300 |点击看动画}}
  
 如果我们对弛豫过程对每一步中的总能量和力作图，可以看到总能量或多或少是在持续下降的，这符合我们采用的BFGS能量最小化方法的期望。BFGS的初衷是为了能量的最小化，而不是仅仅跟随力的方向变化。下面的小脚本能够读取轨迹数据，并为每一步的总能量和力最大值作图： 如果我们对弛豫过程对每一步中的总能量和力作图，可以看到总能量或多或少是在持续下降的，这符合我们采用的BFGS能量最小化方法的期望。BFGS的初衷是为了能量的最小化，而不是仅仅跟随力的方向变化。下面的小脚本能够读取轨迹数据，并为每一步的总能量和力最大值作图：
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 有一点非常重要：不对称的出现，是由长程作用导致的，这也是短程方法，比如tight-binding或者经典力场只能弛豫到对称二聚体到原因。 有一点非常重要：不对称的出现，是由长程作用导致的，这也是短程方法，比如tight-binding或者经典力场只能弛豫到对称二聚体到原因。
 =====总结===== =====总结=====
-本例演示了ATK能够通过DFT结构优化，成功地预测相当复杂的表面结构重构。Si(100)面首先形成一个对称二聚体，它反过来诱导出电子层面的不对称，从而我们在再次优化结构之后，找到基态不对称结构。这种不对称是一种长程效应，来自表面以下的少量几层原子。二聚体Si晶格在二聚体下面被向下压缩。+本例演示了QuantumATK能够通过DFT结构优化，成功地预测相当复杂的表面结构重构。Si(100)面首先形成一个对称二聚体，它反过来诱导出电子层面的不对称，从而我们在再次优化结构之后，找到基态不对称结构。这种不对称是一种长程效应，来自表面以下的少量几层原子。二聚体Si晶格在二聚体下面被向下压缩。
atk/si_100_表面重构_用atk进行几何结构优化.1470903159.txt.gz · 最后更改: 2016/08/11 16:12 由 dong.dong

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