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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 » MS » 【求助】Dmol中带隙的问题
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宏hong

木虫 (正式写手)

[交流] 【求助】Dmol中带隙的问题 已有3人参与

我在计算完带隙后，在.outmol文件中找到了3个energy gap值，如何确认这3个值哪一个是准确的？
另说一下我的发现，原来在看带密度分析资料时，以为0（费米能级）值，如果有曲线穿过，那么该物体为导体，现在发现不是这样的了，如下图：

该图中，显然有曲线穿过0值，但是仍有带隙。带隙为导带低与价带顶的差值，对应于改图，应该是0值两侧的峰值，左侧峰值为价带顶，右侧峰值为导带底，因此，才会有了.outmol中的带隙，不知我这样理解对不对？
谢谢
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1楼 2010-04-10 10:23:10
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acridine

木虫 (正式写手)
★
宏hong(金币+5):谢谢 2010-04-15 19:15
gavinliu7390(金币+1):谢谢解答！ 2010-04-15 21:50
说法上有些不准确，绘制带隙图，楼主是说绘制能带图吧，如果在计算的时候Properties中选择了计算能带结构，而结果不能view，那估计是计算出错或者软件自身出错了，这个应该想办法解决。
而你计算了DOS，应该也能从中看出能隙大小吧，至少应该能对比出与不加U的差别。
最后，不要过于依赖软件中直接得到gap啊。好久没用castep了，忘记结果文件的格式了，结果中应该有每个k点的各个电子态能量以及占据情况吧，选择最高占据和最低非占据的能量值求个差就是gap了呗。如果两个能量值出现在同一个k点，那么就是直接带隙。其实软件给出的gap也不过这么做的而已。
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13楼2010-04-15 19:08:37
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★
xiaohunhun(金币+2):xiexie 2010-04-13 21:42
宏hong(金币+5):谢谢，学习了 2010-04-14 09:06
从态密度图读gap确实有一定的误差，因为绘制图的时候有一定展宽，好处是可以是曲线更平滑。但此时就不能单纯的根据曲线是否为0来计算gap。从峰值判断是个很好的想法，但实行起来还是有困难的，比如你现在的dos图中Ef附近，展宽导致峰发生重叠，所以很难说清这里的峰位在哪，尤其是Ef附近的小峰，几乎被两侧高峰的展宽所淹没了。虽然画DOS图的时候适当减低smearing可以使峰更加明显，但直接从Dos图取值还是要格外小心。
能带图不存在展宽的影响，所以读值还是比较准确的，但注意的是能带图只是绘制了特殊k点，因此必须保证体系的VB_max和CB_min确实出现在这些特殊点上
另外你说的3个energy gap都是怎么得到的呢？DMOL会直接给出gap的值？
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3楼2010-04-13 21:01:30
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宏hong

木虫 (正式写手)
引用回帖:
Originally posted by acridine at 2010-04-13 21:01:30:
从态密度图读gap确实有一定的误差，因为绘制图的时候有一定展宽，好处是可以是曲线更平滑。但此时就不能单纯的根据曲线是否为0来计算gap。从峰值判断是个很好的想法，但实行起来还是有困难的，比如你现在的dos图中 ...

DMOL中的.outmol文件确实给出了带隙值，而且还是3个，如下：
within the k-points mesh accuracy this solid is an insulator or semiconductor
DFT energy gap:      0.01 eV   indirect   ! upper limit from sampling with scf k-mesh
valence band edge at     0.444  0.444  0.444  in fractional units of recip
conduction band edge at  0.000  0.000  0.000

df              ATOMIC  COORDINATES (au)                  DERIVATIVES (au)
df            x          y          z            x          y          z
df   Ni     0.000000   0.000000   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     0.000000   4.014405   4.014405     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     4.014405   0.000000   4.014405     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     4.014405   4.014405   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     4.014405   4.014405   4.014405     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     4.014405   0.000000   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     0.000000   4.014405   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     0.000000   0.000000   4.014405     0.000000   0.000000   0.000000
df  binding energy      -1.6347149Ha       -44.48287eV       -1025.820kcal/mol


            Total Energy           Binding E                   Time   Iter
Ef        -6364.025407Ha        -1.6347149Ha                  15.5m      9

Crystal symmetry:  full cubic group                                 
  with inversion symmetry  

Crystal symmetry:  full cubic group                                 
  with inversion symmetry  

     type    Max Gradient   Displacement    Energy change    Time Cycle Hessmin
Opt Cartes    0.000000au    0.000000au      -0.0147963Ha    15.5m   1  0.96881

Optimisation of atomic coordinates is already converged
Lat_sc 1dim   1.01926                        -1.6347149
ck_Out NiO.incoor                                                                                                                                                                                                                                                      

cell volume     517.552
              8.10909836653810    0.00000000000000    0.00000000000000
              0.00000000000000    8.10909836653810    0.00000000000000
              0.00000000000000    0.00000000000000    8.10909836653810
ck_vol    533.234

Integration points, checksum  0      4266     34032     144.000066

            Total Energy           Binding E       Cnvgnce     Time   Iter
Ef        -6364.023295Ha        -1.6326036Ha      1.41E-02    15.8m      1
Ef        -6364.026465Ha        -1.6357731Ha      1.80E-02    16.0m      2
Ef        -6364.024407Ha        -1.6337150Ha      9.93E-03    16.2m      3
Ef        -6364.024686Ha        -1.6339942Ha      9.70E-03    16.5m      4
Ef        -6364.024428Ha        -1.6337365Ha      6.42E-04    16.7m      5
Ef        -6364.024426Ha        -1.6337339Ha      8.18E-04    16.9m      6
Ef        -6364.024443Ha        -1.6337515Ha      5.14E-05    17.1m      7
Ef        -6364.024444Ha        -1.6337518Ha      1.04E-05    17.3m      8
Ef        -6364.024444Ha        -1.6337521Ha      4.18E-06    17.5m      9
Message: SCF converged


Fermi Energy   -0.187190 Ha    -5.094 eV

within the k-points mesh accuracy this solid is an insulator or semiconductor
DFT energy gap:      0.11 eV   indirect   ! upper limit from sampling with scf k-mesh
valence band edge at     0.444  0.444  0.444  in fractional units of recip
conduction band edge at  0.000  0.000  0.000

df              ATOMIC  COORDINATES (au)                  DERIVATIVES (au)
df            x          y          z            x          y          z
df   Ni     0.000000   0.000000   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     0.000000   4.054549   4.054549     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     4.054549   0.000000   4.054549     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     4.054549   4.054549   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     4.054549   4.054549   4.054549     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     4.054549   0.000000   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     0.000000   4.054549   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     0.000000   0.000000   4.054549     0.000000   0.000000   0.000000
df  binding energy      -1.6337519Ha       -44.45667eV       -1025.215kcal/mol


            Total Energy           Binding E                   Time   Iter
Ef        -6364.024444Ha        -1.6337519Ha                  17.8m     10

Crystal symmetry:  full cubic group                                 
  with inversion symmetry  

Crystal symmetry:  full cubic group                                 
  with inversion symmetry  

     type    Max Gradient   Displacement    Energy change    Time Cycle Hessmin
Opt Cartes    0.000000au    0.000000au       0.0009629Ha    17.8m   1  0.96880

Optimisation of atomic coordinates is already converged
Lat_sc 1dim   1.02945                        -1.6337519
ck_Out NiO.incoor                                                                                                                                                                                                                                                      

cell volume     533.234
              7.94852216126012    0.00000000000000    0.00000000000000
              0.00000000000000    7.94852216126012    0.00000000000000
              0.00000000000000    0.00000000000000    7.94852216126012
ck_vol    502.180

Integration points, checksum  0      4266     34032     144.000033

            Total Energy           Binding E       Cnvgnce     Time   Iter
Ef        -6364.022222Ha        -1.6315304Ha      1.40E-02    18.1m      1
Ef        -6364.023435Ha        -1.6327430Ha      1.83E-02    18.3m      2
Ef        -6364.023740Ha        -1.6330477Ha      9.12E-03    18.5m      3
Ef        -6364.023588Ha        -1.6328966Ha      9.89E-03    18.8m      4
Ef        -6364.023397Ha        -1.6327053Ha      1.06E-03    19.1m      5
Ef        -6364.023402Ha        -1.6327099Ha      9.91E-04    19.3m      6
Ef        -6364.023379Ha        -1.6326875Ha      2.25E-04    19.6m      7
Ef        -6364.023375Ha        -1.6326830Ha      2.48E-05    19.8m      8
Ef        -6364.023376Ha        -1.6326837Ha      9.95E-06    20.1m      9
Message: SCF converged


Fermi Energy   -0.182643 Ha    -4.970 eV

this solid is a metal
with density of states at Fermi energy:       2.99 states/per unit cell and eV

df              ATOMIC  COORDINATES (au)                  DERIVATIVES (au)
df            x          y          z            x          y          z
df   Ni     0.000000   0.000000   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     0.000000   3.974261   3.974261     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     3.974261   0.000000   3.974261     0.000000   0.000000   0.000000
df   Ni     3.974261   3.974261   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     3.974261   3.974261   3.974261     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     3.974261   0.000000   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     0.000000   3.974261   0.000000     0.000000   0.000000   0.000000
df    O     0.000000   0.000000   3.974261     0.000000   0.000000   0.000000
df  binding energy      -1.6326837Ha       -44.42760eV       -1024.545kcal/mol


            Total Energy           Binding E                   Time   Iter
Ef        -6364.023375Ha        -1.6326837Ha                  20.4m     10

Crystal symmetry:  full cubic group                                 
  with inversion symmetry  

Crystal symmetry:  full cubic group                                 
  with inversion symmetry  

     type    Max Gradient   Displacement    Energy change    Time Cycle Hessmin
Opt Cartes    0.000000au    0.000000au       0.0010683Ha    20.4m   1  0.96876

Optimisation of atomic coordinates is already converged
Lat_sc 1dim   1.00906                        -1.6326837
Lat_op    -1.6326837    -1.6347149    -1.6337519    -0.0005341     0.0029941     0.1783957
lattice optim (2): stress [GPa], redu c-matrix [GPa]: (f0 =  -1.6347149 Ha  step= 0.03000 )
    -33.74       189.11
eigenvalues  2.99E-03
strain0 =         0.178
predicted minimum energy, [Ha]     -1.6347625     -1.6347149
ck_Out NiO.incoor                                                                                                                                                                                                                                                      

cell volume     502.180
              8.04313331824503    0.00000000000000    0.00000000000000
              0.00000000000000    8.04313331824503    0.00000000000000
              0.00000000000000    0.00000000000000    8.04313331824503
cumul-defo   1.0211   0.0000   0.0000   0.0000   1.0211   0.0000   0.0000   0.0000   1.0211  (rel-vol   106.46 %)
deformation: NiO.os35                                                                                                                                             
ck_vol    520.326

Integration points, checksum  0      4266     34032     144.000056

            Total Energy           Binding E       Cnvgnce     Time   Iter
Ef        -6364.025414Ha        -1.6347226Ha      2.52E-03    20.7m      1
Ef        -6364.025661Ha        -1.6349690Ha      3.19E-03    21.0m      2
Ef        -6364.025413Ha        -1.6347216Ha      1.65E-03    21.2m      3
Ef        -6364.025468Ha        -1.6347764Ha      1.82E-03    21.5m      4
Ef        -6364.025452Ha        -1.6347604Ha      9.25E-05    21.7m      5
Ef        -6364.025451Ha        -1.6347595Ha      3.67E-05    22.0m      6
Ef        -6364.025452Ha        -1.6347605Ha      1.10E-05    22.2m      7
Ef        -6364.025452Ha        -1.6347602Ha      2.17E-06    22.5m      8
Message: SCF converged


Fermi Energy   -0.185977 Ha    -5.061 eV

within the k-points mesh accuracy this solid is an insulator or semiconductor
DFT energy gap:      0.03 eV   indirect   ! upper limit from sampling with scf k-mesh
valence band edge at     0.444  0.444  0.444  in fractional units of recip
conduction band edge at  0.000  0.000  0.000
这个该怎么判断哪个是正确值？
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4楼2010-04-14 09:05:32
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★
hometownlove(金币+2):谢谢交流 2010-04-14 19:59
你这个结果是在优化晶格吧，三个gap数值分别对应晶格常数为
8.02881（这个值你没有贴出来，应该在贴出来部分的之前）
8.0431333182450
8.10909836653810的情况。
而晶格常数为7.94852216126012 的时候，得到的是金属性
从能量上看应该是最后那个结构能量最低吧，这个是最后得到的结构？
另外这个gap值还是很小的，0.11也许还勉强可以说是半导体，0.01eV这个值也太小了。常温下原子热运动的能量就能使电子越过这个gap吧。
顺便说一下感觉dmol优化晶格的功能还是比较弱的，所以没怎么用过。不如自己拟合状态方程舒服
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5楼2010-04-14 19:05:05
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