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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » 其他 » 【求助】各个晶向导电性能的区分模拟方法
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zxzj05

荣誉版主 (著名写手)

[交流] 【求助】各个晶向导电性能的区分模拟方法

实验上，在做某种材料的研究中发现，材料某种取向较多时，其导电性能比较好，如（311）相对（210）好，我想能带上可能可以表示出来两者的区别。
现在，我比较困惑的是，如何建立一个合适的模型来计算。
切割（311）和（210）表面，加以计算对比是第一个想法，但是没有计算过表面能带，对此没有经验，能表征出来吗？

时间比较紧，而机器也排得很满，想有的放矢而不至于胡乱试验浪费时间，
请大家指点一下，
这个方法可行否？
应该注意些什么？
还有没有更好的方法？

任何回复都令本人非常感激！
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储氢家族欢迎储氢研究者！
1楼2009-09-23 16:08:01
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wuchenwf

荣誉版主 (职业作家)
★ ★ ★
qasd(金币+1):xiexie~
zxzj05(金币+2,VIP+0):3Q! ^_^ 如何加电流及控制电流的方向呢？ 9-27 12:09
没有算过导电，你是用什么方法，加电流？但是我觉得楼主，你如果仅仅是计算某种材料的某个方向的导电性的话。我觉得没有必要切表面啊。你只要控制电流的方向就可以啊。
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2楼2009-09-24 21:58:48
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yzcluster

金虫 (著名写手)

小木虫扫盲人
★ ★ ★ ★ ★ ★
qasd(金币+1):xiexie~
zxzj05(金币+5,VIP+0):非常感谢你的详细解答！ ^_^ 9-27 12:14
引用回帖:
Originally posted by zxzj05 at 2009-9-23 16:08:
实验上，在做某种材料的研究中发现，材料某种取向较多时，其导电性能比较好，如（311）相对（210）好，我想能带上可能可以表示出来两者的区别。
现在，我比较困惑的是，如何建立一个合适的模型来计算。
切割（3 ...

就我所知，根据体系的的尺寸跟电子某些特征长度（比如平均自由程，局域化长度等），输运可以分为宏观输运和介观输运。前者以波尔兹曼方程为基础，把电子作为经典粒子，不考虑波粒二象性。而介观输运是整个凝聚态物理的热点，以兰多儿公式或是修正的兰多儿公式为基础，考虑电子相干效应（比如弱局域化效应，反弱局域化效应等），以波粒二象性为出发点，在理论上用非平衡格林函数或是转移矩阵的方法来研究。

根据LZ的描述，我觉得应该是多晶体系的输运性质。不客气的说，简单的DFT肯定无法直接证实电导的大小。因为这种体系的输运性质取决于很多因素，比如晶粒的界面，杂质的聚集，各个晶粒的取向等等。而其中任何一个因素，都有可能成为控制电导的主导因素，从而无法用DFT实现。

不过，如果你非要这么做，也不是不行。你可以计算一下各个表面的态密度，通过比较费米面附近的态密度的大小（因为只有费米面附近的电子态才参与导电）来间接说明这个面上的电导的大小。不过，这东西能否与实验吻合，就看你的运气了。如果能吻合自然好。如果不能吻合，比如实验上电导大的晶面理论的结果却是半导体或是绝缘体。那么，可能说明态密度在实际体系的导电性能上，并不占主导因素。可能是其他因素导致了高的电导。此时你恐怕就要用其他理论来说明问题了。

[ Last edited by yzcluster on 2009-9-25 at 21:24 ]
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3楼2009-09-25 21:21:57
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zxzj05

荣誉版主 (著名写手)
★ ★ ★
fegg7502(金币+3,VIP+0):鼓励交流2 9-27 16:50
引用回帖:
Originally posted by yzcluster at 2009-9-25 21:21:


就我所知，根据体系的的尺寸跟电子某些特征长度（比如平均自由程，局域化长度等），输运可以分为宏观输运和介观输运。前者以波尔兹曼方程为基础，把电子作为经典粒子，不考虑波粒二象性。而介观输运是整个凝聚态物理的热点，以兰多儿公式或是修正的兰多儿公式为基础，考虑电子相干效应（比如弱局域化效应，反弱局域化效应等），以波粒二象性为出发点，在理论上用非平衡格林函数或是转移矩阵的方法来研究。

你的意思是用ATK做输运计算可以达到效果吗？
引用回帖:
Originally posted by yzcluster at 2009-9-25 21:21:

根据LZ的描述，我觉得应该是多晶体系的输运性质。不客气的说，简单的DFT肯定无法直接证实电导的大小。因为这种体系的输运性质取决于很多因素，比如晶粒的界面，杂质的聚集，各个晶粒的取向等等。而其中任何一个因素，都有可能成为控制电导的主导因素，从而无法用DFT实现

我原来的计划不打算计算到那么大尺度，仅仅是计算晶胞层次上的某个晶向的能带，想通过能带分析，能不能解释也是不确定，正如你所说 “看运气了”。
引用回帖:
Originally posted by yzcluster at 2009-9-25 21:21:

你可以计算一下各个表面的态密度，通过比较费米面附近的态密度的大小（因为只有费米面附近的电子态才参与导电）来间接说明这个面上的电导的大小。………………如果不能吻合，比如实验上电导大的晶面理论的结果却是半导体或是绝缘体。那么，可能说明态密度在实际体系的导电性能上，并不占主导因素。可能是其他因素导致了高的电导。此时你恐怕就要用其他理论来说明问题了。

对于你的这段说法，我想进一步请教一下，在导电性能影响因素上，除了态密度，还有哪些可能的主要因素。晶界、位错、空位等缺陷吗？

非常感谢！
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储氢家族欢迎储氢研究者！
4楼2009-09-27 12:24:26
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yzcluster

金虫 (著名写手)

小木虫扫盲人
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
fegg7502(金币+5,VIP+0):thank you very much! 9-27 16:50
zxzj05(金币+3,VIP+0):不胜感激！！！ 9-29 10:01
1.虽然我没有用过ATK，但是显然它不行。实事求是的讲，ATK所计算的输运性质，在真正搞输运的人来看，整个就是一个“玩具”。

2.导电性能的影响因素太多了，最简单的，比如本征半导体中稍微有点参杂就会大幅度改变体系的导电性，但是普通实验都很有杂质，因而测量结果就不是本征激发所特有的导电性了，这些已经是众所周知的了。上面几个帖子所说的因素也很重要。更为麻烦的是对于特殊的晶体形貌，可能主导因素往往不只有一个。
LZ可以先安装我说的算一下理想情况下表面的DOS分布。看看能否定性吻合。如果不性，我可以帮你问问，我周围有很多做输运的高手。
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5楼2009-09-27 16:09:50
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Choke

银虫 (小有名气)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
wuchenwf(金币+1,VIP+0):谢谢 10-1 22:30
引用回帖:
Originally posted by zxzj05 at 2009-9-27 12:24:


你的意思是用ATK做输运计算可以达到效果吗？




我原来的计划不打算计算到那么大尺度，仅仅是计算晶胞层次上的某个晶向的能带，想通过能带分析，能不能解释也是不确定，正如你所说 “看运气了”。


...

导电的各向异性是不是和能带的各向异性联系起来，记得曾经看过石墨的能带的CB和VB在某个点有交叠，因而沿着面内是半金属，面外的半导体性质就对应了CB和VB的分裂。理解得不多，请高手指点。
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6楼2009-09-29 16:32:50
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