应《网络安全法》要求，自2017年10月1日起，未进行实名认证将不得使用互联网跟帖服务。为保障您的帐号能够正常使用，请尽快对帐号进行手机号验证，感谢您的理解与支持！

24小时热门版块排行榜    

小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 第一性原理 » Siesta&Smeagol&Atk » 关于SIESTA中如何计算功函数的一种做法探讨
91/1返回列表
查看: 4035  |  回复: 8
只看楼主 @他人 存档 新回复提醒 (忽略) 收藏    在APP中查看
本帖产生 1 个 1ST强帖 ，点击这里进行查看

zhangguangping

木虫 (著名写手)

[交流] 关于SIESTA中如何计算功函数的一种做法探讨 已有3人参与

看到小木虫上用SIESTA的虫友多次讨论怎么用SIESTA计算金属的功函数。
http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=2506450

功函数对我来说是一个比较陌生的概念。虽然知道定义，但是平时的学习中和它打交道不多。但是平时老师经常问起我计算中电极的费米能级是多少，开始我看到SIESTA计算出来的金属电极的费米能级和实验测得的功函数有比较大的差别，归结为能量零点的不同导致的。也就是说在SIESTA计算中能量是有一个参考点的。参考点的能量值就是真空中的能量值。

总之，在SIESTA中求功函数，有两个量需要知道，一个是Fermi能，另一个是真空的能量。第一个很容易知道，关键是第二个怎么获得。

在上面的帖子中，老外的回信提供了一种在2.0.1版本中求功函数的方法。

这两天在看文献的时候看到文章中提到用SIESTA计算功函数的一种做法。顿时激发起我想试试的好奇心。下面把我尝试的结果分享如下。

首先：文章是Phys. Rev. B 79, 075441,已经放到附件里面了,

文章中是这样叙述的功函数的做法：
We compute the work function by plotting the electrostatic potential profile along the direction perpendicular to the surface and taking its value in the vacuum region with respect to the Fermi level.
(PS:All the surface calculations are done using a slab geometry with 18 atomic layers and a vacuum of 14 Angstrom thickness.)
文中计算的结果如下：

其中PW是利用Abinit用平面波计算的收敛结果，Exp是试验结果。其他的都是在SIESTA中利用不同大小的基组计算的。(关于基组的大小，参看文献中详细叙述）

其次：使用SIESTA-3.0-rc2版本，做尝试的时候，计算的Au，并且我选择了12layers,中间的真空间隔是14 Angstrom. 计算的时候为了减小计算量采用的是SZP,(毕竟是尝试嘛)
下面是我的输入文件：
----------------------------------------------
SystemName  bulk_Au
SystemLabel bulk_Au

NumberOfSpecies 1
NumberOfAtoms   144

%block ChemicalSpeciesLabel
   1   79  Au
%endblock ChemicalSpeciesLabel

PAO.EnergyShift       100 meV

PAO.BasisType    split   
     
PAO.BasisSize    SZP

LatticeConstant   1.0 Ang

%block LatticeVectors
8.65128000    0.00000000    0.00000000
0.00000000    9.98964000    0.00000000
0.00000000    0.00000000    39.9003800   
%endblock LatticeVectors

#kgrid_cutoff                        20. Ang   
                             
%block kgrid_Monkhorst_Pack  
  6   0   0    0.5           
  0   6   0    0.5           
  0   0   6    0.5           
%endblock kgrid_Monkhorst_Pack

# SPIN options

xc.functional         GGA             # Exchange-correlation functional
xc.authors            PBE             # Exchange-correlation version
SpinPolarized         F               # Logical parameters are: yes or no
FixSpin               F
TotalSpin             0.0   
NonCollinearSpin                   F                       # 'T', 'F'
MeshCutoff                               300. Ry                  # Equivalent plane wave cutoff for the grid


# SCF options

DM.Tolerance          1.d-4         # Tolerance in maximum difference between input and output DM
MaxSCFIterations       300          # Maximum number of SCF iter
DM.UseSaveDM           T            # to use continuation files
DM.MixingWeight       0.05          # New DM amount for next SCF cycle
DM.NumberPulay         5
DM.MixSCF1                               F
DM.PulayOnFile                           F                         # Store in memory ('F') or in files ('T')
# NeglNonOverlapInt                 T             # 'F'=do not neglect
SolutionMethod        Diagon         # OrderN or Diagon or transiesta if you do a transport calculation
ElectronicTemperature  300 K          # Temp. for Fermi smearing

# MD options

MD.TypeOfRun           CG            # Type of dynamics:
MD.VariableCell        F
MD.NumCGsteps          000           # Number of CG steps for coordinate optimization
ZM.UnitsLength         Ang           #the units of length used during Z-matrix input  
ZM.UnitsAngle          deg           #the units of angles used during Z-matrix input
ZM.ForceTolLength      0.02 eV/Ang   #controls the convergence with respect to forces on Z-matrix lengths
ZM.ForceTolAngle       0.00356549 Ry/rad     #controls the convergence with respect to forces on Z-matrix angles
ZM.MaxDisplLength      0.1  Ang      # controls the maximum change in a Zmatrix length during an optimisation step
ZM.MaxDisplAngle       0.003 rad     # controls the maximum change in a Z-matrix angle during an optimisation step
ZM.CalcAllForces       T             # Default value

AtomicCoordinatesFormat     Ang
%block AtomicCoordinatesAndAtomicSpecies      
5.767520    0.000000    0.000000       1   
0.000000    0.000000    0.000000       1   
2.883760    0.000000    0.000000       1   
7.209400    2.497409    0.000000       1   
1.441880    2.497409    0.000000       1   
4.325640    2.497409    0.000000       1   
5.767520    4.994818    0.000000       1   
0.000000    4.994818    0.000000       1   
2.883760    4.994818    0.000000       1   
7.209400    7.492227    0.000000       1   
1.441880    7.492227    0.000000       1   
4.325640    7.492227    0.000000       1   
2.883760    8.324698    2.354580       1   
5.767520    8.324698    2.354580       1   
0.000000    8.324698    2.354580       1   
4.325640    0.832467    2.354580       1   
7.209400    0.832467    2.354580       1   
1.441880    0.832467    2.354580       1   
2.883760    3.329876    2.354580       1   
5.767520    3.329876    2.354580       1   
0.000000    3.329876    2.354580       1   
4.325640    5.827285    2.354580       1   
7.209400    5.827285    2.354580       1   
1.441880    5.827285    2.354580       1   
4.325640    9.157169    4.709160       1   
7.209400    9.157169    4.709160       1   
1.441880    9.157169    4.709160       1   
5.767520    1.664938    4.709160       1   
0.000000    1.664938    4.709160       1   
2.883760    1.664938    4.709160       1   
4.325640    4.162347    4.709160       1   
7.209400    4.162347    4.709160       1   
1.441880    4.162347    4.709160       1   
5.767520    6.659756    4.709160       1   
0.000000    6.659756    4.709160       1   
2.883760    6.659756    4.709160       1      
5.767520    0.000000    7.063740       1   
0.000000    0.000000    7.063740       1   
2.883760    0.000000    7.063740       1   
7.209400    2.497409    7.063740       1   
1.441880    2.497409    7.063740       1   
4.325640    2.497409    7.063740       1   
5.767520    4.994818    7.063740       1   
0.000000    4.994818    7.063740       1   
2.883760    4.994818    7.063740       1   
7.209400    7.492227    7.063740       1   
1.441880    7.492227    7.063740       1   
4.325640    7.492227    7.063740       1   
2.883760    8.324698    9.418320       1   
5.767520    8.324698    9.418320       1   
0.000000    8.324698    9.418320       1   
4.325640    0.832467    9.418320       1   
7.209400    0.832467    9.418320       1   
1.441880    0.832467    9.418320       1   
2.883760    3.329876    9.418320       1   
5.767520    3.329876    9.418320       1   
0.000000    3.329876    9.418320       1   
4.325640    5.827285    9.418320       1   
7.209400    5.827285    9.418320       1   
1.441880    5.827285    9.418320       1   
4.325640    9.157169   11.772900       1   
7.209400    9.157169   11.772900       1   
1.441880    9.157169   11.772900       1   
5.767520    1.664938   11.772900       1   
0.000000    1.664938   11.772900       1   
2.883760    1.664938   11.772900       1   
4.325640    4.162347   11.772900       1   
7.209400    4.162347   11.772900       1   
1.441880    4.162347   11.772900       1   
5.767520    6.659756   11.772900       1   
0.000000    6.659756   11.772900       1   
2.883760    6.659756   11.772900       1
5.767520    0.000000   25.772900       1
0.000000    0.000000   25.772900       1
2.883760    0.000000   25.772900       1
7.209400    2.497409   25.772900       1
1.441880    2.497409   25.772900       1
4.325640    2.497409   25.772900       1
5.767520    4.994818   25.772900       1
0.000000    4.994818   25.772900       1
2.883760    4.994818   25.772900       1
7.209400    7.492227   25.772900       1
1.441880    7.492227   25.772900       1
4.325640    7.492227   25.772900       1
2.883760    8.324698   28.127480       1
5.767520    8.324698   28.127480       1
0.000000    8.324698   28.127480       1
4.325640    0.832467   28.127480       1
7.209400    0.832467   28.127480       1
1.441880    0.832467   28.127480       1
2.883760    3.329876   28.127480       1
5.767520    3.329876   28.127480       1
0.000000    3.329876   28.127480       1
4.325640    5.827285   28.127480       1
7.209400    5.827285   28.127480       1
1.441880    5.827285   28.127480       1
4.325640    9.157169   30.482060       1
7.209400    9.157169   30.482060       1
1.441880    9.157169   30.482060       1
5.767520    1.664938   30.482060       1
0.000000    1.664938   30.482060       1
2.883760    1.664938   30.482060       1
4.325640    4.162347   30.482060       1
7.209400    4.162347   30.482060       1
1.441880    4.162347   30.482060       1
5.767520    6.659756   30.482060       1
0.000000    6.659756   30.482060       1
2.883760    6.659756   30.482060       1
5.767520    0.000000   32.836640       1
0.000000    0.000000   32.836640       1
2.883760    0.000000   32.836640       1
7.209400    2.497409   32.836640       1
1.441880    2.497409   32.836640       1
4.325640    2.497409   32.836640       1
5.767520    4.994818   32.836640       1
0.000000    4.994818   32.836640       1
2.883760    4.994818   32.836640       1
7.209400    7.492227   32.836640       1
1.441880    7.492227   32.836640       1
4.325640    7.492227   32.836640       1
2.883760    8.324698   35.191220       1
5.767520    8.324698   35.191220       1
0.000000    8.324698   35.191220       1
4.325640    0.832467   35.191220       1
7.209400    0.832467   35.191220       1
1.441880    0.832467   35.191220       1
2.883760    3.329876   35.191220       1
5.767520    3.329876   35.191220       1
0.000000    3.329876   35.191220       1
4.325640    5.827285   35.191220       1
7.209400    5.827285   35.191220       1
1.441880    5.827285   35.191220       1
4.325640    9.157169   37.545800       1
7.209400    9.157169   37.545800       1
1.441880    9.157169   37.545800       1
5.767520    1.664938   37.545800       1
0.000000    1.664938   37.545800       1
2.883760    1.664938   37.545800       1
4.325640    4.162347   37.545800       1
7.209400    4.162347   37.545800       1
1.441880    4.162347   37.545800       1
5.767520    6.659756   37.545800       1
0.000000    6.659756   37.545800       1
2.883760    6.659756   37.545800       1     
%endblock AtomicCoordinatesAndAtomicSpecies

# Output options

WriteCoorInitial          T
WriteCoorStep             T
WriteCoorXmol             T
WriteForces               T
WriteEigenvalues          F            # If .false., it writes them in the file Systemlabel.EIG
WriteMullikenPop          1            # Write Mulliken Population Analysis
#WriteKpoints             T
#WriteKbands              T
#WriteBands               T
WriteMDCoorXmol           T
WriteMDhistory            T


# Options for saving or reading information
                             
MD.UseSaveZM                T     # Use stored positions and velocities
MD.UseSaveCG                T     # Use stored positions and velocities
SaveRho                     T     # Write valence pseudocharge at the mesh
SaveDeltaRho                T     # Write RHOscf-RHOatm at the mesh
SaveElectrostaticPotential  T     # Write the total elect. pot. at the mesh
                                  # (local pseudopotential + Hartree)
SaveTotalPotential          T     # write the valence total effective local potential
                                  # (local pseudopotential + Hartree + Vxc)
WriteSiestaDim              T     # Write minimum dim to siesta.h and stop
WriteDenchar                T     # Write information for DENCHAR
----------------------------------------------------------------------------------------

最后：计算完毕，在bulk_Au.EIG文件中得到Fermi能级是：-3.1042 eV
然后我对VH,或者VT文件，做处理，找到真空的能量，数值是：1.4083 eV
最后我得到的Au的功函数是4.5125 eV.和文献中的计算结果差别不是很大。(因为我用的是SZP),如果做更精确的计算或者得到收敛值，需要增大基组。

PS:其中获得真空能量的时候利用VH和VT文件是一样的。对VH处理的结果：

(计算中我把真空放到中间了，构建了一个类似平行板电容器的结构，其实做一个slab是等价的)
其中对VH的处理有很多方法，我举一例：可以利用Util下面的Macroave。上面的图就是利用Macroave做的。至于在xy面上取不取平均都无所谓，毕竟要的数据是真空处的，这个值不依赖于取不取平均而变化,因为真空处处相等。
或者用任何能从VH或者VT得到真空中能量值的方法都行。也可以利用我在http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=2386188&fpage=4分享的工具，沿着z方向的某条线提取数据，作图，得到真空的能量值。下面是我利用这种方法得到的图：

得到的真空能量为：1.4082 eV
和上面方法得到的稍微有点差别。(理论上应该没有任何区别，可能是因为编写程序的时候，用的数据精度的问题，另外VH，VT文件中的数据单位是Ry)

[ Last edited by zhangguangping on 2011-5-7 at 09:10 ]
回复此楼

» 收录本帖的淘帖专辑推荐

VASP 第一性原理相关文档 第一性原理计算经验 第一性原理和电化学
@个人收集@ 计算-siesta Siesta（Transiesta、ATK） 量子化学计算与使用经验
我的小木虫 第一性原理 学习备用 Siesta

» 本帖已获得的红花（最新10朵）

xx4751

» 猜你喜欢

» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:
弘德明志博学笃行
1楼 2011-05-07 13:14:55
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

hw45888792

金虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
哈哈，顶一下，我也试试~
回复此楼
宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天空云卷云舒。
2楼2011-05-07 17:16:36
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

ifmc1234

木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
求真空能时，用slab模型计算量要少，在你的例子中，可以只用一半的Au原子数。
赞一下(1人) 回复此楼
3楼2011-05-07 18:23:29
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zhangguangping

木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by ifmc1234 at 2011-05-07 11:23:29:
求真空能时，用slab模型计算量要少，在你的例子中，可以只用一半的Au原子数。

恩是的。主要是想如果一半才6层，在z方向上创造不好一个bulk的环境。这样的话，其实就是一个12层的slab.
赞一下 回复此楼
弘德明志博学笃行
4楼2011-05-07 18:34:40
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

ifmc1234

木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-05-07 18:34:40:
恩是的。主要是想如果一半才6层，在z方向上创造不好一个bulk的环境。这样的话，其实就是一个12层的slab.

恩 按你建的是12层的。6层计算应该也差不多了。
赞一下(1人) 回复此楼
5楼2011-05-07 18:41:05
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zhangguangping

木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by ifmc1234 at 2011-05-07 11:41:05:
恩 按你建的是12层的。6层计算应该也差不多了。

按照6层计算，同样的参数，Fermi能是-3.8412 eV，真空能量是0.6912 eV.得到的功函数还是4.5324 eV和上面的4.5125 eV差不多少。
赞一下 回复此楼
弘德明志博学笃行
6楼2011-05-07 21:15:15
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

ifmc1234

木虫 (著名写手)
引用回帖:
Originally posted by zhangguangping at 2011-05-07 21:15:15:
按照6层计算，同样的参数，Fermi能是-3.8412 eV，真空能量是0.6912 eV.得到的功函数还是4.5324 eV和上面的4.5125 eV差不多少。

7楼2011-05-08 15:27:56
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zhangguangping

木虫 (著名写手)
zhangguangping: 回帖置顶 2011-12-08 22:53:07
引用回帖:
7楼: Originally posted by ifmc1234 at 2011-05-08 08:27:56:

最近在查找资料的过程中发现，其中一个参数设置的大了一点，PAO.EnergyShift       100 meV
应该设置的更小些，如 PAO.EnergyShift       10 meV
这也是增大基组的一种方法。
这个是从ATK中计算功函数的文件中得到的信息。并且严格的功函数计算需要做诸多参数的收敛测试。
附件中是ATK-2008.10中功函数计算的步骤。很详细的一个文档。放在这儿供后人查阅参考。
ATK中计算的Au的功函数只有4.30eV,而实验值是5.13eV.上面我得到的4.51eV还是比较侥幸的。因为我既没有把基组做的很大，也没有做收敛测试。上面仅仅是一个方法讨论而已。
赞一下 回复此楼
弘德明志博学笃行
8楼2011-08-03 10:10:22
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

xx4751

铜虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
送鲜花一朵
用VASP怎么算功函数啊？谢谢
赞一下 回复此楼
9楼2013-01-23 21:10:15
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
相关版块跳转 我要订阅楼主 zhangguangping 的主题更新
91/1返回列表
普通表情 龙 兔 虎 猫 高级回复 (可上传附件)
最具人气热帖推荐 [查看全部] 作者 回/看 最后发表
[考研] 294求调剂材料与化工专硕 +14 陌の森林 2026-03-18 14/700 2026-03-19 22:38 by 学员8dgXkO
[考博] 申博26年 +3 八6八68 2026-03-19 3/150 2026-03-19 19:43 by nxgogo
[考研] 梁成伟老师课题组欢迎你的加入 +9 一鸭鸭哟 2026-03-14 11/550 2026-03-19 17:22 by ！本暗一次！
[考研] 本人考085602 化学工程 专硕 +17 不知道叫什么！ 2026-03-15 19/950 2026-03-19 15:06 by 尽舜尧1
[考研] 一志愿天津大学化学工艺专业（081702）315分求调剂 +11 yangfz 2026-03-17 11/550 2026-03-19 15:06 by houyaoxu
[考研] 一志愿南昌大学，327分，材料与化工085600 +3 Ncdx123456 2026-03-19 3/150 2026-03-19 13:18 by houyaoxu
[考研] 274求调剂 +6 S.H1 2026-03-18 6/300 2026-03-19 09:34 by 花店相见
[考研] 085601专硕，总分342求调剂，地区不限 +5 share_joy 2026-03-16 5/250 2026-03-18 14:48 by haxia
[考研] 304求调剂 +12 小熊joy 2026-03-14 13/650 2026-03-18 12:34 by Linda Hu
[考研] 工科材料085601 279求调剂 +6 困于星晨 2026-03-17 6/300 2026-03-18 10:21 by kkcoco25
[考研] 生物学071000 329分求调剂 +3 我爱生物生物爱� 2026-03-17 3/150 2026-03-18 10:12 by macy2011
[考研] 268求调剂 +6 简单点0 2026-03-17 6/300 2026-03-18 09:04 by 无际的草原
[考研] 308求调剂 +4 是Lupa啊 2026-03-16 4/200 2026-03-17 17:12 by ruiyingmiao
[考研] 332求调剂 +6 Zz版 2026-03-13 6/300 2026-03-17 17:03 by ruiyingmiao
[考研] 考研调剂 +3 淇ya_~ 2026-03-17 5/250 2026-03-17 09:25 by Winj1e
[考研] 中科院材料273求调剂 +4 yzydy 2026-03-15 4/200 2026-03-16 15:59 by Gaodh_82
[考研] 070303 总分349求调剂 +3 LJY9966 2026-03-15 5/250 2026-03-16 14:24 by xwxstudy
[考研] 070305求调剂 +3 mlpqaz03 2026-03-14 4/200 2026-03-15 11:04 by peike
[考研] 中科大材料专硕319求调剂 +3 孟鑫材料 2026-03-13 3/150 2026-03-14 18:10 by houyaoxu
[考研] 070303一志愿西北大学学硕310找调剂 +3 d如愿上岸 2026-03-13 3/150 2026-03-13 10:43 by houyaoxu
信息提示
关闭
请填处理意见
关闭