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【求助】空位形成能计算的讨论 已有7人参与
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到底应该怎么计算空位形成能呢？ stractor在这里(http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=1728484&fpage=0&view=&highlight=&page=2)曾经说过： 这样计算形成能： 设E1为完整晶格的能量，E2为有一个空位的晶格的能量，E3为挖走这个Al原子的能量，这形成能 E=(E2+E3)-E1. 对E3的处理不同研究者会给出不同的能量，有的是给出FccAl晶格中一个Al原子的能量，有的给出是原子状态的能量，有的还会考虑其它环境因素而给出另外的E3表达式（Phys. Rev. B 80, 184110 (2009)）。 而这个E3的确有很多中处理方法，例如第三种其实就是这里(http://www.materialssimulation.com/node/258)所采用的化学势的方法；第二种方法就是侯老师在他的手册中提到的采用单原子的方法，用VASP计算的同学都应该很熟悉。第一种是比较特殊的，采用所谓的最稳定晶体结构的方法。 但是我觉得这后面两个种都有点问题 首先空位形成应该是这样的一个过程：晶体中的空位是在不断形成又同时消失的，原子有可能跳入间隙位而产生了空位，也有可能是位错而产生了空位。所以这个少掉的原子还在这体系中，而不是回到单质中（第一种情况），因为这时候已经不是在生成反应中了；也不是回到真空基态（第二种情况），那是对表面原子才有可能的。因此我觉得我们在计算空位形成能的时候必须采用第一种方法，确定这个离开位置的原子的化学势。 但是怎么确定化学势呢？ 有人认为应该采用E_F=E_{defect}-\frac{N-1}{N}E_{no defect}的方式，也就是认为\frac{E_{no defect}}{N}是这个原子的化学势。如果对于单个成分的体系来说，这样是可以的；但是如果是对于GaN这种体系还可以吗？在Ga和N这两种成分的化学势相等吗？我觉得应该是可以的，因为一个体系稳定的要求就是两种元素的化学势是相等的，所以这样的公式是比较可靠的。这个公式来源：ab initio calculation of the formation energy of charged vacancies in germanium （感谢enola,http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=2440380) 不知各位对此有什么看法?是否同意我的看法呢？ 这里讨论的是自发缺陷，而非摻杂缺陷。摻杂缺陷我是认同采用单质（第一种情况）的做法的+适当考虑环境的因素的。 [ Last edited by bingmou on 2010-10-20 at 15:55 ] |
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先补充一点吧。 “首先空位形成应该是这样的一个过程：晶体中的空位是在不断形成又同时消失的，原子有可能跳入间隙位而产生了空位，也有可能是位错而产生了空位。所以这个少掉的原子还在这体系中，而不是回到单质中（第一种情况）……”。 这种情况不是孤立的空位了，而是缺陷形成的complex。bingmou你提到的这种空位-间隙对是Frenkel 缺陷。当然从研究角度讲，如果对complex感兴趣，可以研究一下。 考虑化学势就是因为缺陷的产生受环境的影响的，比如，间隙或者空位会与其它元素结合生产其它相，会对化学势有一定的限制。 至于哪些条件来限制化学势，这很复杂，一般要考虑各种可能的相，得出一些化学势的可能值的范围或者定出几个特定的点。 我即将做半导体ZnO的研究，在这方面看了一些文献。推荐几篇，大家参考一下： 1. Choi et al., "First-principles study of native defects and lanthanum impurities in NaTaO3", PHYSICAL REVIEW B 78, 014115 (2008). 2. Chris G. Van de Walle and J. Neugebauer, "First-principles calculations for defects and impurities: Applications to III-nitrides", J. Appl. Phys. 95, 3851 (2004). [ Last edited by stractor on 2010-10-20 at 23:30 ] |
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