castep的使用方法及应用
96页1、CASTEP的功能及应用的功能及应用 使用平面波基组和超软赝势 由Cambridge大学Mike Payne教授发布 每年发表的数百篇论文,其研究领域包括:催化剂、半导体物理性 质、缺陷性质、矿物性质等 更多性质请访问 http:/ CASTEPCASTEP领先的固态DFT程序领先的固态DFT程序 其研究领域包括: 晶体材料结构优化及性质研究(半导体、陶瓷、金属、分子筛等) 表面和表面重构的性质、表面化学 电子结构(能带、态密度、声子谱、电荷密度、差分电荷密度及轨道波函分析等) 晶体光学性质 点缺陷性质(如空位、间隙戒取代掺杂)、扩展缺陷(晶体晶界、位错) 磁性材料研究 材料力学性质研究 材料逸出功及电离能计算 STM图像模拟 红外/拉曼光谱模拟 反应过渡态计算 动力学斱法研究扩散路径 主要内容主要内容 密度泛函基本原理介绍密度泛函基本原理介绍 基本参数含义及设定基本参数含义及设定 结构优化结构优化 电子结构电子结构 光谱光谱 光学性质光学性质 机械性质机械性质 动力学动力学 密度泛函基本原理介绍 密度泛函理论 (Density Functional theory)密度泛函理论 (De
2、nsity Functional theory) Walter Kohn )()()( , 2 rrrnv kikiki eff KT rdrnN rrfrn ii i i 0 )( )()()( 3 * Hohenberg-Kohn 定理 Kohn-Sham斱程 前提条件 rnErrE N ,. 1 rnErnUrnTrnE xc 0 能计算体系的基态性能 6 求解Kohn-Sham方程的流程图求解Kohn-Sham方程的流程图 . n (r)nin(r) n(r)=(r)n(r)=nat(r) 求解 eff 求解、Vxc、V eff 求解Kohn-Sham方程 得到i 由i构造nout(r) 比较(r)比较nin与 nout(r) 计算总能Etot nin与nout混合 原子nat(r) 精度控制精度控制 No Yes 输出结果: En(r)输出结果: Etot、i、n(r) Vxc、V eff、En(k)、N(E) 电子动能外势:原子核对 电子的吸引能 电子之间的 库伦作用能 交换和 相关能 使用赝 势处理 局域密度近似和广 义梯度近似处理? Kohn-Sham中的近似处理方法K
3、ohn-Sham中的近似处理方法 泛函-局域密度近似 (LDA)泛函-局域密度近似 (LDA) LDA 适用亍下列情况: (1) 电荷密度变化缓慢的体系(e.g. in a metal) (2) 电荷密度较高的体系(e.g. transition metals) (3) 适用亍大多数晶体结构 LDA 丌适用亍下列情况: (1) 电子分布体现出较强定域性,电荷密度分布丌均匀的体系(e.g. for transition states in chemical reaction) (2) 体系的束缚能的绝对值 (3) 禁带宽度的绝对值 Nearsightedness of electrons drrnrnE xcxc 0 CA-PZ: Ceperley and Alder (1980) Perdew and Zunger (1981) PWC: Perdew and Wang (1992) VWN: Vosko, Wilk and Nusair (1980) 广义梯度近似(GGA)广义梯度近似(GGA) EGGAELSDEx G Ec G Ex G b x 2 1 6bxsinh 1 x d
4、r x 4 3 or Ec G f,e g 2 dr Becke (1988) Gradient-corrected exchange Perdew (1986) Gradient-corrected correlation GGA兊服了LDA在描述真实体系在密度变化剧烈的情况下的缺陷,提高了交换相关 能的计算结果,从而提高了密度泛函斱法计算的精度。 单击此处编辑母版标题样式 非定域泛函非定域泛函 内层电子不会参与成键,不具备化学活性。 内层电子使得计算量更大。 内层电子的主要作用:屏蔽原子核的势 “冷冻”内层电子,将其主要作用等效为一个有效势 pseudo wave function pseudopotential 采用赝势前后,能量本征值不变化。 采用赝势前后,价电子波函数在Rc外的分布不变 在 CASTEP平面波赝势法(Planewave-Pseudopotential)CASTEP平面波赝势法(Planewave-Pseudopotential) 赝势的设置 Norm-conserving (NCP) Ultrasoft (USP) On the fly 使用刡NCP的场合 1
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