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Illusionist

银虫 (正式写手)

[求助] 缺陷D在q电子态下的形成能的计算

PRL Origins of Coexistence of Conductivity and Transparency in SnO2
文章说道
缺陷D在q电子态下的形成能的计算
u0和uSn是氧和锡的化学势，该怎么计算。
计算E（O2）不要用O原子的能量修正一下么，但是修正后岂不是得到结合能了。
        O        -1.828417eV
        O2        -9.861268eV
这么算结合能的话是6.204434，比实验值（5.2左右）大很多啊·····

求高手。

公式如图


[ Last edited by Illusionist on 2011-11-3 at 17:47 ]
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first principle 杂七杂八 good resources 缺陷计算

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1楼 2011-11-03 16:04:28
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tider

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★
fzx2008(金币+2): 谢谢交流！ 2011-11-04 19:01:20
Illusionist(金币+5): 谢谢 2011-11-05 08:16:52
我最近也正想研究ZnO的本征缺陷，所以看了看相关文献，不过我不是高手，我们一起讨论一下吧。
1.化学势就是吉布斯自由能，它表征元素能否稳定存在。因此体系中缺陷（如O）的化学势就要和体系所处环境中该O的化学势相同，但是环境中O的浓度是不定的，对应不定的化学势，这就意味着体系中的化学势也是一个变量。
2.这个变量必然会有一个范围。它的上限就是环境中全部都是O，即富氧条件，而下限则是全部都是Zn（以ZnO为例），即富Zn条件。同时满足u（Zn）+u（O）>u(ZnO)，这样体系才能稳定存在。
3.E（O2）为什么要修正呢？用它减去单原子能量就是结合能了。我也算过，得到的是5.71eV，也有差别，可能跟选取的赝势不同吧。不过据说DFT计算结合能精度不是太高。这与它的slowly varying density假设有关？？
4.有一个地方我也不太明白，还想请教，为什么Ef也是变量？变化范围是VBM到CBM。是因为这之间是空带，都没有电子可填充？
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2楼2011-11-04 18:33:09
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stractor

金虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
Illusionist(金币+5): 2011-11-05 08:17:28
uuv2010(金币+1): 多谢提示! 2011-11-05 11:36:52
引用回帖:
2楼: Originally posted by tider at 2011-11-04 18:33:09:
我最近也正想研究ZnO的本征缺陷，所以看了看相关文献，不过我不是高手，我们一起讨论一下吧。
1.化学势就是吉布斯自由能，它表征元素能否稳定存在。因此体系中缺陷（如O）的化学势就要和体系所处环境中该O的化学 ...

“有一个地方我也不太明白，还想请教，为什么Ef也是变量？变化范围是VBM到CBM。是因为这之间是空带，都没有电子可填充？”
可以这样理解：
对于某带电缺陷，它要得到或去电子，或者说需要将电子在两个“环境”中进行交换。其中一个环境就是晶格本身，另一个环境就是带隙之中的某一位置。例如ZnO中正一价O空位，就是移走中性O原子和一个多余电子。这个多余电子会跑到哪里去呢？两个极端就是要么跑到导带底和价带顶。它可以处于这个两个极端情形的任何位置。所以缺陷形成能公式中费米能级是变量。
此外，对于缺陷情形，会产生缺陷态，大多缺陷态是在带隙之中的，这些缺陷态可能被电子占据。这你可以看半导体物理教科书。所以对于缺陷半导体，带隙之间电子是有机会填充的。
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3楼2011-11-05 04:24:42
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bingmou

金虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
Illusionist(金币+5): 2011-11-05 08:17:43
uuv2010(金币+1): 多谢提示! 2011-11-05 11:37:05
.E（O2）为什么要修正呢？用它减去单原子能量就是结合能了。我也算过，得到的是5.71eV，也有差别，可能跟选取的赝势不同吧。不过据说DFT计算结合能精度不是太高。这与它的slowly varying density假设有关？？

DFT 计算得到的结合能误差很大，所以要尽可能修正，如果你需要准确的结合能的话
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4楼2011-11-05 06:30:17
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Illusionist

银虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by tider at 2011-11-04 18:33:09:
我最近也正想研究ZnO的本征缺陷，所以看了看相关文献，不过我不是高手，我们一起讨论一下吧。
1.化学势就是吉布斯自由能，它表征元素能否稳定存在。因此体系中缺陷（如O）的化学势就要和体系所处环境中该O的化学 ...

1.    2uO+uSn=SnO2的形成焓，怎么回事啊？
2.    意思就是说，一般情况下我们只处理极端情况，即富氧uO=0.5*E（O2）或富其他元素的。
3.   E（O2）不修正的话，那E（O2）的参考基准是什么，VASP和MS的计算结果可能就不一样了。
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5楼2011-11-05 08:26:12
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tider

木虫 (正式写手)
★
uuv2010(金币+1): 欢迎参加交流 2011-11-05 11:37:29
引用回帖:
5楼: Originally posted by Illusionist at 2011-11-05 08:26:12:
1.    2uO+uSn=SnO2的形成焓，怎么回事啊？
2.    意思就是说，一般情况下我们只处理极端情况，即富氧uO=0.5*E（O2）或富其他元素的。
3.   E（O2）不修正的话，那E（O2）的参考基准是什么，VASP和MS的计算结果 ...

1.我没怎么看明白啊。
2.我看文章中的图都是画得两种极端情况，中间情况就可以推测出来了。
3.这个参考基准我也不太确定，有人说是相对于孤立原子的，我也初学，不敢尽信，也不好判断，想先自己研究一下VASP组这个workshop再说吧。http://cms.mpi.univie.ac.at/vasp ... s/documentation.htm
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6楼2011-11-05 11:32:15
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tider

木虫 (正式写手)
引用回帖:
4楼: Originally posted by bingmou at 2011-11-05 06:30:17:
.E（O2）为什么要修正呢？用它减去单原子能量就是结合能了。我也算过，得到的是5.71eV，也有差别，可能跟选取的赝势不同吧。不过据说DFT计算结合能精度不是太高。这与它的slowly varying density假设有关？？

...

谢谢，那这个结合能的误差是来源于DFT理论还是计算机数值计算里呢？
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7楼2011-11-05 11:34:28
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stractor

金虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

Illusionist(金币+5): 谢谢 2011-11-06 08:44:46
引用回帖:
5楼: Originally posted by Illusionist at 2011-11-05 08:26:12:
1.    2uO+uSn=SnO2的形成焓，怎么回事啊？
2.    意思就是说，一般情况下我们只处理极端情况，即富氧uO=0.5*E（O2）或富其他元素的。
3.   E（O2）不修正的话，那E（O2）的参考基准是什么，VASP和MS的计算结果 ...

2uO+uSn=SnO2的形成焓，怎么回事啊？
这里要注意表达式中的含义。
某原子 i 的化学势可写为两部分：mu(i)=mu_i (0)+ delta_mu(i).
其中mu_i (0)就元子 i 在基态晶体构型下平均一个原子的能量，delta_mu(i) 是与环境有关的量。如果2uO+uSn=SnO2公式右边是形成焓，那么左边的 mu 是上面我说的公式中的delta_mu(i), 由这方程解出化学势后还需加上mu_i (0)才是缺陷形成能公式中所需的 mu。
如果2uO+uSn=SnO2公式右边是一个化学单元（fomula unit）的能量，左边的mu 就是mu(i)了。
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8楼2011-11-06 02:41:48
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吃鱼的牛仔

金虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by stractor at 2011-11-06 02:41:48
2uO+uSn=SnO2的形成焓，怎么回事啊？
这里要注意表达式中的含义。
某原子 i 的化学势可写为两部分：mu(i)=mu_i (0)+ delta_mu(i).
其中mu_i (0)就元子 i 在基态晶体构型下平均一个原子的能量，delta_mu(i) 是与 ...

你好，这个delta_mu(i)的取值范围多少呢？
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好好学习天天向上
9楼2017-04-27 17:21:29
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