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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 » Vasp&MedeA » 【求助】表面能的计算：几层薄膜最稳定？
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liancsh

铜虫 (小有名气)

[交流] 【求助】表面能的计算：几层薄膜最稳定？

我计算了5层的表面超晶胞，弛豫过程中将最下面2层限定在Mg块的位置上。请问，此时我计算到的表面能，应该说是5层镁薄膜的表面能，还是3层镁薄膜的表面能？
    如果是3层，当我要确定几层薄膜最稳定时，是不是可以用以下方案：分别进行5，6，7 层的表面超晶胞的弛豫，过程中还是将下面2层限定，进而去比较3、4、5层的镁薄膜的表面能。请问我这种方案合理吗?
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1楼 2011-03-21 17:27:31
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
bingmou(金币+3): 很详细，谢谢 2011-03-22 19:09:37
liancsh(金币+2): 谢谢解答 2011-03-24 15:55:44
这里涉及到一些模拟对象的问题。
简单的说就是，你想关注的是表面能还是slab？这两个问题是不一样的
如果计算是表面能，那么必须足够厚的slab，使厚度效应（如两个面的相互作用、量子阱效应等，这些效应是不应该包含到表面能中的）不会对表面能产生影响。因此需要收敛测试，即看多厚的slab才能排除这些效应的影响。测试的时候你会发现，在比较薄的时候，计算得到的表面能随着层厚振荡比较剧烈，当厚度超过一定值之后，趋于一个常值，这个值才是真正的表面能。

如果你比较的是不同厚度slab的稳定性，那么就和刚好和上面的目的相反，需要考虑的恰恰是各种厚度效应，那么就不应该比较表面能，计算形成能可能更实际一点。
但想不通的是你为什么要比较slab的稳定性，你提到了你做的是吸附，应该是吸附在某个表面上，而不是吸附在厚度仅为1纳米的slab上吧？或者你所参考的实验如此精确，以至于这种原子层厚度的变化都会明显的改变吸附？
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4楼2011-03-22 17:21:52
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★
youzhizhe(金币+2): 谢谢交流。 2011-03-21 21:38:27
liancsh(金币+2): 谢谢提示 2011-03-22 08:59:37
这个只是表述上的问题，没有必要深究，写文章时就说计算5层slab模型得到的表面能就可以了。
另外一般都是固定slab的中间层吧，而两个表面附近都relax的。
你的方案应该没有问题(除了固定哪个原子)，但这么做不是为了比较那个slab稳定，而是为了测试表面能的收敛，即“层数再高也不会影响表面能的结果了“
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2楼2011-03-21 21:18:42
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liancsh

铜虫 (小有名气)

表面能的“收敛”和表面能的“极值”

引用回帖:
Originally posted by acridine at 2011-03-21 21:18:42:
这个只是表述上的问题，没有必要深究，写文章时就说计算5层slab模型得到的表面能就可以了。
另外一般都是固定slab的中间层吧，而两个表面附近都relax的。
你的方案应该没有问题(除了固定哪个原子)，但这么做不是 ...

我现在正在这个问题上纠结，希望大侠能再指点一二。
    照你所说，我这种方案只是使表面能更加收敛，而不是比较多少层薄膜最稳定。因此我很想请教帮我解释一下表面能的“收敛”和表面能的“极值”这两个概念的区别和联系。附带上以下三个问题：
    1，表面能“收敛”是指收敛到什么值？是实验值吗？
    2，假如我在5层镁薄膜时得到表面能的极小值，这就意味着自然界最可能出现的镁薄膜应是5层（表面能最低，最稳定），那么可不可以说表面能的实验值就是5层时的表面能呢？（实验方面的论文我找不到，所以这样去猜测）
    3，我该以何种方案来得到表面能的最小值，从而来得到最稳定的薄膜层数？
    这一步对我来说很关键，因为我要往下面研究，就必须先确定多少层薄膜最稳定，然后再做吸附的研究。请多多指点！
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3楼2011-03-22 09:34:44
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liancsh

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
Originally posted by acridine at 2011-03-22 17:21:52:
这里涉及到一些模拟对象的问题。
简单的说就是，你想关注的是表面能还是slab？这两个问题是不一样的
如果计算是表面能，那么必须足够厚的slab，使厚度效应（如两个面的相互作用、量子阱效应等，这些效应是不应该 ...

很感谢你细致的解答！
    我现在明白了。如你所说，我以后要研究的是在表面的吸附，只需关心表面能收敛即可。其实我一直想比较不同层slab的稳定性是受到了我一个学姐的影响。她研究的是薄膜表面的吸附情况，所选的slab原子层都不固定，通过比较不同层薄膜的表面能，找出表面能最低的那个薄膜，作为以后研究吸附的体系。如下图（她得到是稳定的是5层纯镁薄膜）：
    我现在已确定我需要研究的就是材料表面的吸附，而不是薄膜。只是这两种情况真的挺相似，我都有点搞不懂材料表面和薄膜表面的区别在哪了？
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5楼2011-03-23 08:47:07
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