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汕头大学海洋科学接受调剂
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lihb734

铁杆木虫 (职业作家)


[交流] 【求助成功】请教finite-temperature的物理意义,目的

The approach implemented in VASP is based on the (finite-temperature) local-density approximation with the free energy as variational quantity and an exact evaluation of the instantaneous electronic ground state at each MD time step。
请教:在看VASP手册时,有上述这样的一句话,其中有个术语finite-temperature不知甚解,请各位大侠指点:这个术语的物理意义是?为什么要引入,引入是为了考虑什么?

我在ADF中看到过这个术语,我的理解是:电子结构计算是在绝对零度T=0K下进行的,此时电子占据为整数的(0,1,2)。这样对于很多体系不易收敛,而提高电子的温度则会引入分数占据,可能帮助收敛。

可我在看一些振动分辨光谱的文献时,如For steady-state spectroscopy, at finite temperature a Boltzmann distribution of the vibrational states of the initial electronic state must be taken into account in the computation of the spectra.,也遇到了这个术语:
这样,有限温度这个术语是不是校正电子结构计算采用绝对零度,从而与实验值更接近了?

[ Last edited by zzy870720z on 2011-4-25 at 17:14 ]
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绿遍山原

铜虫 (小有名气)



lihb734(金币+2):感谢您的帮助,我去看看去 2010-11-15 18:48:43
bingmou(金币+1):感谢交流 2010-11-15 18:54:57
lihb734(金币+1):谢谢!祝您顺利! 2010-11-15 19:17:09
可以看下黄昆的固体物理p279,6-1,里面比较详细的说明了如何通过展宽函数考虑电子温度。
2楼2010-11-15 16:13:06
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lihb734(金币+3):感谢侯老师,您能简单解释一下这两种情形的物理意义吗? 2010-11-15 18:49:14
bingmou(金币+1):感谢交流 2010-11-15 18:54:45
当理解温度效应时,要很明确知道自己是讨论的是与电子、还是原子相关的温度。

温度对电子的影响表现在各个能级(或能带)上电子的占有数的变化,按常用的Fermi-Dirac分布来考虑,描述电子体系的量将是自由能,包括了电子体系的内能和电子熵。

温度对原子的影响,表现在晶格上或分子里原子的振动频率或声子。描述晶格或分子的量将是自由能,它包括了体系的内能和原子的振动熵。

[ Last edited by valenhou001 on 2010-11-15 at 18:56 ]
3楼2010-11-15 18:45:04
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lihb734(金币+2):谢谢指导! 2010-11-15 18:52:28
bingmou(金币+1):感谢交流 2010-11-15 18:55:13
引用回帖:
The approach implemented in VASP is based on the (finite-temperature) local-density approximation with the free energy as variational quantity and an exact evaluation of the instantaneous electronic ground state at each MD time step。
请教:在看VASP手册时,有上述这样的一句话,其中有个术语finite-temperature不知甚解,请各位大侠指点:这个术语的物理意义是?为什么要引入,引入是为了考虑什么?

这里的问题讨论的是是与电子相关的。
引用回帖:
我在ADF中看到过这个术语,我的理解是:电子结构计算是在绝对零度T=0K下进行的,此时电子占据为整数的(0,1,2)。这样对于很多体系不易收敛,而提高电子的温度则会引入分数占据,可能帮助收敛。

这里也所说的T=0K是指原子或离子实(即晶格)相关的温度.
引用回帖:
可我在看一些振动分辨光谱的文献时,如For steady-state spectroscopy, at finite temperature a Boltzmann distribution of the vibrational states of the initial electronic state must be taken into account in the computation of the spectra.,也遇到了这个术语:
这样,有限温度这个术语是不是校正电子结构计算采用绝对零度,从而与实验值更接近了?

这里是对原子的温度效应。
4楼2010-11-15 18:50:35
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lihb734

铁杆木虫 (职业作家)


引用回帖:
Originally posted by valenhou001 at 2010-11-15 18:50:35:

这里的问题讨论的是是与电子相关的。

这里也所说的T=0K是指原子或离子实(即晶格)相关的温度.

这里是对原子的温度效应。

不过第二点应该是电子的吧。

请教我的上述理解对吗?
5楼2010-11-15 18:53:03
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lihb734(金币+2):再次感谢! 2010-11-15 19:16:53
引用回帖:
Originally posted by lihb734 at 2010-11-15 18:53:03:

不过第二点应该是电子的吧。

请教我的上述理解对吗?

我上面提到的是针对你说的T=0K的那句话来说的。我的理解,电子的占据数为0,1,2应按Pauli原理来理解的。

[ Last edited by valenhou001 on 2010-11-15 at 18:59 ]
6楼2010-11-15 18:57:54
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lihb734

铁杆木虫 (职业作家)


★ ★
sunyang1988(金币+2):谢谢交流 2010-11-15 22:29:04
引用回帖:
Originally posted by valenhou001 at 2010-11-15 18:57:54:

我上面提到的是针对你说的T=0K的那句话来说的。我的理解,电子的占据数为0,1,2应按Pauli原理来理解的。

[ Last edited by valenhou001 on 2010-11-15 at 18:59 ]

有限温度下允许电子的分数占据,当然这是人为的,只不过是为了SCF场更顺利的收敛。

正如您指出的,需要指出是电子还是原子。比如振动分辨光谱考虑有限温度则是对原子的影响。

可以这样理解吗?
7楼2010-11-15 19:03:54
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小木虫(金币+0.5):给个红包,谢谢回帖交流
lihb734(金币+5):谢谢,我好好拜读一下这篇文献去。 2010-11-15 20:47:07
对于不同温度的体系,即使是对电子而言,有限温度的意义应该是不同的。对于常温或相对较低的温度,与零温的计算其实是没有什么差别的。这个时候你所说的电子展宽只对金属体系才有意义,因为金属的电子导带和价带是重叠的,电子分布按照Fermi-Dirac分布可以较好描述。当然,Fermi统计的收敛性较差,所以发展了mp,mv等电子展宽方法。此时讲电子温度其实是没有意义的。
而当温度较高,电子温度真的有贡献的时候,必须使用Fermi-Dirac分布来考虑电子的温度效应。此时并不是为了改进收敛性,而是有实质的物理意义的。对于金属而言,电子的温度效应有时候比较明显,所以在温度不是很高时也需要考虑这一点。具体可以参考Mermin讲有限温度的第一篇文献:http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.137.A1441
这些都是我做研究的理解,希望能对大家有所帮助,也希望大家多多指教。
8楼2010-11-15 20:13:23
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