castep收敛性测试

1、3CSiC结构优化收敛性测试、SiC晶体SiC是一种优良的半导体，常见的SiC有4种 结构，分别是3C-SiC （闪锌矿结构）、2H-SiC 铅锌矿结构）、4H-SiC、6H-SiC,本次计算将 采用 3C-SiCo通过查询可知3C-SiC空间群为F-43M,晶格 常数a=b=c=0.43589nm,禁带宽度为2.417eV, 价电子为C： 2S22P2, SiC： 3S23P2o建立模型d Build Crystal .輕出Space Group | Latiice Faarneier | Optiom |Enter group-OfbDn:OiignlSpa group infoimabonjJTLitt I Al grojptNarreF43M1XP2IT Nurrtoi2162KyOptionOiiqinl3KpLong Wa reF-4 3M4XyzSchoenfie WareTD25NCryjtaiCubic62XpCry站 Cis-4 3 m7-2HyFcce-Ccnlcd(OAOL(OJ/2.1/2|8K7n & Opcfatcrs(1/2.O.V2). I1Z2.1/

2、2.0)96Detail.Opiatoi$ApplyCancelKelp匣 Build CrystalSpace Group Lotticc PaomcfcR Odionj Lattce ype: 3D CubeLonglb (?a |a王田 * b Syirrmetiy constrantt: a = b = c(cfegieecja出氏-7J7:阿而 2j5mehp consliants: a= 3= =9010OTD 弓 c: |10 000BuidDuidConccl圃 Add Atoms|Sf Add AtomsAtoms OptionsAtomsElement:ElementName:Oxidation State;Occupancy;KelpT emperature Factors：NoneIsotropic C AnisotropicAddTemperature Factors广 IsotropicC AnisotropicAddSiC的3D模型图收敛性测试分别考虑平面波截断能E、收敛精度SCF及K点设置对计算结 果的影响，并采用LDA和GGA的方法对结果的影响进行分析

3、。 在设置参数时，采用控制变量法，依次判断各参数对计算结 果的影响。各参数的初始值设定为：平面波截断能E=310eV收敛精度SCF取Ultra-fineK-point 取 4x4x4计算完成后在3D Atomistic.castep文件夹获得总能量的值申 3D Atomistic CASTER Energy ?磁 3D Atomistic - Calculation ”锡 3D Atomistic.xsd e“ U 3D Atomistic.param3D Atomis-tic.castep“ (2) 3D AtomisticBandStr.param：|2 3D AtomisticBandStr.castep!“ 曾 3D AtomisticDOS. param ” Ql 3D AtomisticDOS.castep k |lSi 3D Atomistic Band Structure.xcd ；“ 肽 3D Atomistic DOS.xcd S-Q 3D Atomistic CASTEP Energy (2) E I二| 3D Atomistic CASTEP Energy (3

4、) 囱 口 3D Atomistic CASTEP Energy S-O 3D Atomistic CASTEP Energy (5) 3D Atomistic CASTEP Energy 由 I二3D Atomistic CASTEP Energy (7) 申 |二| 3D Atomistic CASTEP Energy (8) 囱 I二3D Atomistic CASTEP Energy (9) 囱 I二J 3D Atomistic CASTEP Energy (10) 由 口 3D Atomistic CASTEP Energy (11) 由 I二j 3D Atomistic CASTEP Energy (12) 由“|二3D Atomistic CASTEP Energy (13)1 -9 56420589E+0022 -1.06349327E+0033 -1.06561001E+0034 -1.05802577E+0035 -1.05787337E+0036 -1. 05783153E+0037 -1.05783183E+0038 -1. 05783182E+0039 -1.

5、 05783182E+00310 -1.05783182E+0031. 26742274E4-0021. 33840848E4-0012. 64592984E-001 -9. 48030508E-001 -1. 90490190E-002 -5. 231 11450E-0033. 85163077E-005 -1. 24158888E-0069. 38565904E-008 -4. 55292253E-0091.01SCF1.37SCF1.62SCF1.93SCF2.31SCF2.59SCF2.92SCF3.20SCF3.42SCF3.62SCFSCFFinal energy = -1057.831824729 eVTeiTergjnworcTeToTinTasiet)Writing m.odel to 3D_Atomistic. ch&ck*璟*水* Syjnnetrised Forces *)*Xyz* c10.000000.000000.00000 * c20.000000.000000.00000 * c30.000000.000000.00000 * r4n nnnnnn n

6、nnnnn nnnnn *Cartesian components (eV/A)1、对平面波截断能进行测试得到以下总能量的数据，做得下图截断能200240280310320LDA-1054. 67-1056. 85-1057. 89-1057. 83-1057. 87GGA 1-1048. 71-1050. 99-1051. 73-1051. 57-1051. 60表1、截断能与总能量的对应数据E-GGASO/eV截断能与总能量的关系2图2、截断能与时间的关系从图1可以看出，截断能增大到从280eV时，总能量开始收敛, 而初始设定310eV高于280eV,所以认定截断能设为31 OeV计算 得到的结果是可信的。从图2可以看出，截断能越大，计算所需 时间就越长。所以可以将截断能设定为310eV来测试SCF对总能 量的影响，以减少计算量，和计算时间。2、对SC|F的收敛性进行测试得到以下总能量的数据和时间图sUltra-fineFineMediumCoarseI -1057.831824729-1057.831824564-1057.831824511-1057.8318241701 -1

7、051.567982108-1051.567982145-1051.567982132-1057.567982050表2、SCF与总能量的对应数据4746.5叵十LDA GGASCF精度图3、SCF与时间的关系图由表1可以看出SCF的设置对总能的影响很小，总能差在25以下。由图3可知、SCF设置的精度越高，计算耗时就越长，所以在计算量较大的计算中，SCF设置为中等精度即可，这样能节省较多时间。由 于SCF对总能的影响小，所以可以认定初始设定是可信的。3、对K点设置进行测试得到以下总能量的数据，做得下图K1x1x12x2x23x3x34x4x45x5x56x6x6LDA-1047. 03-1057. 33-1057. 78-1057. 83-1057. 83-1057. 84GGA-1040. 93-1051. 08-1051. 52-1051.56-1051. 57-1051. 57表3、k点设置与总能对应的数据 从图4可以看出，k点设定增大到3x3x3时，总能量开始收敛，而初始设定-1040-1060 1x1x1 2x2x2 3x3x3 (1x4 5x5x5 6x6x6k点设曽-1056-104484O Tx205 IX卜歎点葩弓总能量的关系图5、k点设置与时间的关系- . . 4x4x4高于3x3x3,所以认定K点设为4x4x4计算得到的结果是可信的。从图5可以看出，k点设置越高，计算所需时间就越长。4、对比在初始参数下LDA方法与GGA方法算得的能带图LDA- . _GGA五、总结a、由图1可知，在同样的晶胞体积下，用GGA的方法计算单点能比用 LDA方法计算的能量要高6eV左右。随着截断能的增高，总能量最终趋 近于一定值，但随之计算时间会变长。计算得到的总能量就越趋近于b、由图4可知，K点精度设置的越高, 一个定值，同样计算时间会变长。c、由图2、3、5可知，用GGA方法计算所需的时间要比用LDA方法 的短。由图6可知，用GGA方法计算的禁带宽度1.394eV要略大于LDA方法计算的1346eV,更接近于实验值2.417eV。由a、b可知计算是精度设置得越高，所得的结果就越精确。但是由于计算时要考虑到计算效率，所以在计算时要按实际情况进行相应的设置。对于本次计

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