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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】求助：由态密度图如此推导的导电机制，如何理解？
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森然晶

铜虫 (小有名气)

[交流] 【求助】求助：由态密度图如此推导的导电机制，如何理解？

大家好，小虫在学习一篇研究Cr掺杂LiFePO4导电机制的计算文章，对其所提出的导电机制感到困惑，主要是小虫缺少能带及态密度方面知识，所以无从判断其解释是否合理，请大家指点！
   
   

    第一个图是LiFePO4和Li（1-3/32）Cr（1/32）FePO4的总态密度图；第二个是Cr，Fe，O原子的局域态密度图。

    针对第一个图文章提到（翻译）：“费米能级附近的窄带是Fe3d带，左边（-1——-0.11ev）是非键t2g态，右边（0.28-1.5ev）是反键eg态。这是典型的Fe2+态密度分布。与LiFePO4相比，Li（1-3/32）Cr（1/32）FePO4的费米能级位于价带的下落边，and thus holes are left at the valence band top.”

    “为了更好的比较费米能级处的态密度差别，做了掺杂Cr原子，离Cr最近的三个非简并O原子，离Cr最近的Fe原子在（-1—1ev)处的局域态密度图。发现对于Li（1-3/32）Cr（1/32）FePO4，费米能级处的电子态主要来自Cr3d ，but contain hybridization with neighboring O-2p and Fe-3d bands of the O and Fe atoms near the dopant“

    文章指出，Li（1-3/32）Cr（1/32）FePO4比起纯LiFePO4可能电导率有所提高，并提出了两种可能的导电机制：第一种：.The first probable mechanismis simple p-type conduction by the hole sgenerated at the top of the bulkvalence Fe-O bands by the activation of the electrons to the empty impurity Cr states.

    第二种：The second probable mechanism is that the complex containing the doped Cr ion, the vacancies on Li sites, and their neighboring Fe and O ions form a conducting cluster. One can notice in Fig.4 that the localized impurity Cr state crossing the Fermi level hasan appreciable hybridization with its neighboring Fe and O atoms. Counting all such atoms, they cover a region over about 21 lattice sites in LiFePO4, including one Cr site, two vacancies,14 O sites, and four Fe sites. Electronic hopping conduction is feasible within the cluster. This suggests that,
for the super valent metal-doped material, a hopping transport of electrons is also feasible if these doping generated conducting clusters are made dense enough to be percolatively connected through tunneling.

    我的问题是：第一种导电机制中，为何说” bulkvalence Fe-O bands “的顶端中产生了空穴？费米能级左侧不是非键的Fe-t2g态么？既然非键，又何来 Fe-O bands ？
还有，电子从该带顶端跃迁至空的Cr带，该空的Cr带是否指费米能级右侧的Cr3d?

    第二种导电机制是原子团簇中的跳跃导电，电子的这种跳跃有什么规律性？如果可以这样解释，那么只要看几种原子轨道的态密度有重合，就可说电子可以在这几种原子组成的团簇中跳跃导电？qinjy@sdu.edu.cnqinjy@sdu.edu.cnqinjy@sdu.edu.cnqinjy@sdu.edu.cn

[ Last edited by 森然晶 on 2010-9-15 at 22:20 ]
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1楼 2010-09-15 20:37:52
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awmc2008

至尊木虫 (文坛精英)

学习者
★
森然晶(金币+1):谢谢参与
考虑考虑。
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xuexizhe
2楼2010-09-15 21:21:27
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江山8806

金虫 (小有名气)
★ ★ ★
森然晶(金币+1):谢谢参与
zzy870720z(金币+2):谢谢指导 2010-09-16 15:54:49
半导体掺杂的对导电性能影响的讨论。

这个应该比较好理解：

（1）明白受主能级和施主要能级的形成类型：
替位掺杂和间隙掺杂，以及反位掺杂的等等。
（2）然后就是理解掺杂能级（受主和施主能级）对导电性能的影响。

[ Last edited by 江山8806 on 2010-9-15 at 21:31 ]
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3楼2010-09-15 21:28:59
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夕阳西下

金虫 (著名写手)
★ ★ ★
森然晶(金币+1):谢谢参与
zzy870720z(金币+2):谢谢指教 2010-09-16 15:55:03
第一种机制是不是说电子从bulkvalence Fe-O bands 激发到到掺杂的Cr态，从而引起导电。费米能级的右侧有成键的。
第二种机制是说导电团簇，也就是Fe与O形成的导电团簇，掺杂的Cr态穿过的费米能级也参与导电。跳跃导电应该指的是量子力学里的遂穿效应。
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4楼2010-09-15 21:33:51
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森然晶

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by 江山8806 at 2010-09-15 21:28:59:
半导体掺杂的对导电性能影响的讨论。

这个应该比较好理解：

（1）明白受主能级和施主要能级的形成类型：
替位掺杂和间隙掺杂，以及反位掺杂的等等。
（2）然后就是理解掺杂能级（受主和施主能级）对导电性 ...

你的意思是Cr掺杂形成了受主能级？，但是这里Cr3d的能带和价带应该是交叉的，这种还是受主能级么？
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5楼2010-09-15 21:49:34
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森然晶

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by 夕阳西下 at 2010-09-15 21:33:51:
第一种机制是不是说电子从bulkvalence Fe-O bands 激发到到掺杂的Cr态，从而引起导电。费米能级的右侧有成键的。
第二种机制是说导电团簇，也就是Fe与O形成的导电团簇，掺杂的Cr态穿过的费米能级也参与导电。跳跃 ...

文章中提到，费米能级的右侧是Fe3d的反键eg态，而左侧是非键t2g态，我要问：既然是非键，又怎么叫bulkvalence Fe-O bands ？难道非键t2g和O的原子轨道有成键么？我认为，如果成键，t2g态就不叫非键t2g态，并且在态密度图中应该位于费米能级右侧。
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6楼2010-09-15 21:53:52
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sunyang1988

至尊木虫 (著名写手)
★
森然晶(金币+1):谢谢参与
这个没有+U吧，怎么带隙这么小啊
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心之所向无惧无悔
7楼2010-09-15 23:09:21
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森然晶

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by sunyang1988 at 2010-09-15 23:09:21:
这个没有+U吧，怎么带隙这么小啊

请问您说的加U是GGA+U还是LDA+U，我在MS的几何优化对话框中只看到有LDA+U,该文中提到，实际制备的纯LFP的激活能仅为计算禁带宽度值的一半不到，如果+U会使计算所得禁带宽度增大，岂不是更脱离实际值？
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8楼2010-09-16 08:24:53
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江山8806

金虫 (小有名气)
★
zzy870720z(金币+1):谢谢补充 2010-09-16 15:55:22
引用回帖:
Originally posted by 森然晶 at 2010-09-15 21:53:52:

文章中提到，费米能级的右侧是Fe3d的反键eg态，而左侧是非键t2g态，我要问：既然是非键，又怎么叫bulkvalence Fe-O bands ？难道非键t2g和O的原子轨道有成键么？我认为，如果成键，t2g态就不叫非键t2g态，并且在 ...

非键也是可以填充电子的。只要总能量趋于稳定就行。
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9楼2010-09-16 09:23:09
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sunyang1988

至尊木虫 (著名写手)
★
zzy870720z(金币+1):谢谢讨论 2010-09-16 15:59:20
引用回帖:
Originally posted by 森然晶 at 2010-09-16 08:24:53:

    请问您说的加U是GGA+U还是LDA+U，我在MS的几何优化对话框中只看到有LDA+U,该文中提到，实际制备的纯LFP的激活能仅为计算禁带宽度值的一半不到，如果+U会使计算所得禁带宽度增大，岂不是更脱离实际值？

我记得纯LFPO带隙在3.7左右吧，基本上是绝缘体，不知道你是在哪里看到的
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心之所向无惧无悔
10楼2010-09-16 11:00:25
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