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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 » 如何处理在体结构中掺杂小原子（如B，N，C等）并做结构弛豫？
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fzuvivi

金虫 (小有名气)

[交流] 如何处理在体结构中掺杂小原子（如B，N，C等）并做结构弛豫？

最近，试图在一体结构（空间群：221，PM-3M；如图一）中，加入小原子B，来考究对其性能的影响。过程中有些很多疑问；来论坛上求助！欢迎拍砖，指正！！首先，说说我建构思路：
1）将原体结构进行超胞处理（2×2×2）；取消其对称性（make P1）
2）寻找超胞中的四面体间隙和八面体间隙，分别手动的在间隙中添加一个B原子；（PS：图一中的红色虚线表示八面体间隙；绿色表示四面体间隙，是否正确？）


图一
（Z=0.75截面）
（Z=0.5截面）



这里，我有几个地方不明白：
1）将对称性取消以后掺杂，导出的POSCAR应该就不存在对称性了，那如何在vasp中进行结构的弛豫？是否要设置ISYM=0（该参数用来找对称性）再进行优化，如果是，那不可约K点数是不是会很多，计算量很大？
2）看以前的帖子介绍，一般掺杂原子有两种方式，一种是替代式；另一种是间隙式；是不是对于小原子（如C，B等）采用间隙式掺杂的才会比较合理？但是我在一些文章里看到，也有人是采用替换式的掺杂。。这怎么来判别和取舍？
3）对于掺杂原子到底是占据四面体间隙还是八面体间隙，是不是通过结合能的大小来判别就可以？

呵呵，问题比较罗嗦～～谢谢各位！祝好！

[ Last edited by fzuvivi on 2011-12-19 at 09:19 ]
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1楼 2011-12-19 09:17:19
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fzx2008

荣誉版主 (著名写手)
★
liliangfang(金币+1): 多谢指教 2011-12-21 18:18:40
引用回帖:
25楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-21 16:48:12:
谢谢回复～
按您的意思是不是说，弛豫的时候要设置ISYM=0，ISIF=3来做优化？
还有就是如何计算掺杂以后的生成能？是不是（掺杂前的超胞能量）E0-（掺杂后的超胞能量）E1-（若干掺杂原子的能量）E‘？

1.掺杂or缺陷建议是关闭对称性ISYM=0做优化，当然计算量比开对称性要大，但是计算的结果放心点；至于是ISIF=3还是=0要看个人情况了，也有很多文献是cell固定的。
2.形成能的公式应该比较明确了，文献中基本都有给，其中第三项是原子的化学势，不能简单的以单个孤立原子的能量来计算。
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26楼2011-12-21 17:14:50
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普通回帖

WDD880227

木虫 (正式写手)
★ ★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
liliangfang(金币+1): 多谢指教 2011-12-19 10:06:16
我做的时候都没有取消其对称性（make P1），直接导出POSCAR，进行relax。。。LZ可以参考一下~~掺杂的合理位置，可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低~~
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2楼2011-12-19 09:44:58
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leimiao_hit

木虫之王 (文学泰斗)
★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
寻找超胞中间隙
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3楼2011-12-19 09:52:35
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by WDD880227 at 2011-12-19 09:44:58:
我做的时候都没有取消其对称性（make P1），直接导出POSCAR，进行relax。。。LZ可以参考一下~~掺杂的合理位置，可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低~~

谢谢回复！
我想在体结构中增加一个小原子而已，如果按您说的，没有取消对称性的话，那就不止增加一个了。比如图一中的，如果不取消对称，应该有6个B，太多了。
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5楼2011-12-19 11:03:07
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by leimiao_hit at 2011-12-19 09:52:35:
寻找超胞中间隙

谢谢回复！
请问，图一中的绿线和红线所代表的四面体间隙和八面体间隙是否正确。
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6楼2011-12-19 11:04:46
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by 江南的竹 at 2011-12-19 10:00:04:

呵呵，谢谢帮顶哈！遇到问题比较苦恼～
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7楼2011-12-19 11:06:14
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
★
WDD880227(金币+1): 欢迎交流~~~ 2011-12-21 09:34:12
引用回帖:
2楼: Originally posted by WDD880227 at 2011-12-19 09:44:58:
我做的时候都没有取消其对称性（make P1），直接导出POSCAR，进行relax。。。LZ可以参考一下~~掺杂的合理位置，可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低~~

您提到“可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低”，我想问是不是不用考虑原子是不是小原子或是大原子。只要总能比较低就可以是合理的。。能否这样理解？
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8楼2011-12-19 11:07:48
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WDD880227

木虫 (正式写手)
★
贺仪(金币+1): 多谢指教！ 2011-12-21 16:00:26
引用回帖:
5楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-19 11:03:07:
谢谢回复！
我想在体结构中增加一个小原子而已，如果按您说的，没有取消对称性的话，那就不止增加一个了。比如图一中的，如果不取消对称，应该有6个B，太多了。

O(∩_∩)O~可能我们曲解了彼此的意思~~~(*^__^*) 嘻嘻……就我个人而言，做掺杂的时候，间隙原子是直接add atom的~~~
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9楼2011-12-19 12:19:08
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WDD880227

木虫 (正式写手)
★
liliangfang(金币+1): 谢谢回帖交流 2011-12-19 15:30:20
引用回帖:
8楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-19 11:07:48:
您提到“可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低”，我想问是不是不用考虑原子是不是小原子或是大原子。只要总能比较低就可以是合理的。。能否这样理解？

嗯嗯，个人是这么理解的~~~一般来说，大原子不容易成为间隙原子，算出来的能量应该比较高吧~~~
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10楼2011-12-19 12:23:05
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
10楼: Originally posted by WDD880227 at 2011-12-19 12:23:05:
嗯嗯，个人是这么理解的~~~一般来说，大原子不容易成为间隙原子，算出来的能量应该比较高吧~~~

谢谢回复～我就是在这里存在一个疑问：我们知道，对于实验下，一般小原子会进入间隙位置，那如果理论计算过程中，小原子采用替代式掺杂，结构是不是应该是不合理的。
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11楼2011-12-19 14:55:22
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WDD880227

木虫 (正式写手)
★ ★
franch(金币+2): 谢谢回帖交流，， 呵呵 2011-12-19 17:27:14
引用回帖:
11楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-19 14:55:22:
谢谢回复～我就是在这里存在一个疑问：我们知道，对于实验下，一般小原子会进入间隙位置，那如果理论计算过程中，小原子采用替代式掺杂，结构是不是应该是不合理的。

O(∩_∩)O~小原子一般会进入间隙位置，不过替位掺杂也是有一定几率的~~~(*^__^*) 嘻嘻……
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13楼2011-12-19 17:04:58
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stractor

金虫 (著名写手)
★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
引用回帖:
5楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-19 11:03:07:
谢谢回复！
我想在体结构中增加一个小原子而已，如果按您说的，没有取消对称性的话，那就不止增加一个了。比如图一中的，如果不取消对称，应该有6个B，太多了。

你在超胞中手工输入一个原子坐标就是了。
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14楼2011-12-19 23:54:33
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stractor

金虫 (著名写手)
★ ★
liliangfang(金币+2): 多谢互动指教 2011-12-20 09:01:48
大原子一般替换掺杂，而小原子，既可替换，也可进入间隙。
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15楼2011-12-19 23:56:23
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
15楼: Originally posted by stractor at 2011-12-19 23:56:23:
大原子一般替换掺杂，而小原子，既可替换，也可进入间隙。

非常谢谢回复～
对于您说的，我的理解是：对于小原子而言，不存在采用哪一种掺杂，替换的和间隙的都可能是合理的，是不是像WDD880227 说的那样：“掺杂的合理位置，可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低~~ ”

还有，就是您提到的，手动输入一个原子坐标，当然这个是可以的。但是我的疑问是，这样不就破坏了原来超胞的对称性，那样的话，如何利用vasp里弛豫晶胞？
祝好！
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16楼2011-12-20 08:43:38
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stractor

金虫 (著名写手)
★
fzuvivi(金币+5): 2011-12-20 19:03:34
贺仪(金币+1): 多谢指教！专家考核存档 2011-12-21 16:00:55
引用回帖:
16楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-20 08:43:38:
非常谢谢回复～
对于您说的，我的理解是：对于小原子而言，不存在采用哪一种掺杂，替换的和间隙的都可能是合理的，是不是像WDD880227 说的那样：“掺杂的合理位置，可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低~~ ”
...

掺杂之后，本来就破坏原来晶胞的对称性而变成p1对称性，也就是对称性最低了。
VASP仍然可以算。弛豫设置的参数和不掺杂的情况一样，都是设置ISIF, NSW， IBRION等。

[ Last edited by stractor on 2011-12-20 at 16:56 ]
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18楼2011-12-20 16:54:21
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icic2012

金虫 (著名写手)
★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
我做的时候都没有取消其对称性（make P1），直接导出POSCAR，进行relax。。。LZ可以参考一下~~掺杂的合理位置，可以测试看一下哪个位型的TOTEN比较低~~
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19楼2011-12-20 17:28:16
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
18楼: Originally posted by stractor at 2011-12-20 16:54:21:
掺杂之后，本来就破坏原来晶胞的对称性而变成p1对称性，也就是对称性最低了。
VASP仍然可以算。弛豫设置的参数和不掺杂的情况一样，都是设置ISIF, NSW， IBRION等。
[ Last edited by stractor on 2011 ...

谢谢回复～这里还有一个问题想问下，如果对称性变的最低的话，对于K点的选取就变得至关重要了。我该怎么去选择合适的K点？直接取原来超胞前的K点的一半吗？
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20楼2011-12-20 19:02:34
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fzx2008

荣誉版主 (著名写手)
★ ★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
liliangfang(金币+1): 谢谢交流 2011-12-21 09:04:21
fzuvivi(金币+5): 2011-12-21 16:50:12
我的看法：
1）严格来说，掺杂或者广义上的缺陷需要关闭对称性全优化，开对称性有可能的不到真实的局域结构。
2）替换还是间隙，以及替换哪个格位、哪一个间隙位，判断标准是缺陷生成能的大小(这儿通称为缺陷)，当然了，有的时候可以基于某些认识（离子or原子半径，空隙大小等等）做一个预期的判断
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22楼2011-12-20 23:04:36
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stractor

金虫 (著名写手)
★
fzx2008(金币+1): 谢谢指教 2011-12-21 08:21:47
引用回帖:
20楼: Originally posted by fzuvivi at 2011-12-20 19:02:34:
谢谢回复～这里还有一个问题想问下，如果对称性变的最低的话，对于K点的选取就变得至关重要了。我该怎么去选择合适的K点？直接取原来超胞前的K点的一半吗？

需和没掺杂的K点选择一样，那样才可以减小因为K点不同带来的误差。
k点的选择和晶胞的形状有关，但在低掺杂的情况下，不会导致晶胞的大小和形状有明显的变化。
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24楼2011-12-21 00:56:06
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
22楼: Originally posted by fzx2008 at 2011-12-20 23:04:36:
我的看法：
1）严格来说，掺杂或者广义上的缺陷需要关闭对称性全优化，开对称性有可能的不到真实的局域结构。
2）替换还是间隙，以及替换哪个格位、哪一个间隙位，判断标准是缺陷生成能的大小(这儿通称为缺陷)， ...

谢谢回复～
按您的意思是不是说，弛豫的时候要设置ISYM=0，ISIF=3来做优化？
还有就是如何计算掺杂以后的生成能？是不是（掺杂前的超胞能量）E0-（掺杂后的超胞能量）E1-（若干掺杂原子的能量）E‘？
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25楼2011-12-21 16:48:12
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zyxme

至尊木虫 (文坛精英)
★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
学习一下
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27楼2011-12-21 17:27:16
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liudongyun

银虫 (初入文坛)
★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
送鲜花一朵
学习一下，呵呵
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31楼2011-12-21 22:02:23
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fzuvivi

金虫 (小有名气)
引用回帖:
26楼: Originally posted by fzx2008 at 2011-12-21 17:14:50:
1.掺杂or缺陷建议是关闭对称性ISYM=0做优化，当然计算量比开对称性要大，但是计算的结果放心点；至于是ISIF=3还是=0要看个人情况了，也有很多文献是cell固定的。
2.形成能的公式应该比较明确了，文献中基本都有 ...

非常感谢fzx2008的答疑解惑~
能否再推荐个别掺杂的经典的文献，感激不尽~
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32楼2011-12-22 09:14:54
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huangll99

木虫 (职业作家)
★
fzuvivi(金币+1):谢谢参与
学习！！！！！！！！！！！！
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33楼2011-12-25 22:00:42
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chenqisong

木虫 (正式写手)
★
fzuvivi(金币+1): 谢谢参与
学习了，大爱这帖
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34楼2012-11-14 18:35:49
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zhangjin225

新虫 (初入文坛)
★
fzuvivi(金币+1): 谢谢参与
同学你好！打扰你了在论坛中看到你发的帖子。想请教你一个问题：
就是你在掺杂元素的时候，是如何考虑掺杂元素的位置，是将掺杂元素填到四面体空隙还是八面体空隙？标准是能量低的掺杂合理吗？你是用VASP进行计算的吗？
谢谢啦！
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35楼2014-03-04 22:11:25
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zhangjin225

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
18楼: Originally posted by stractor at 2011-12-20 16:54:21
掺杂之后，本来就破坏原来晶胞的对称性而变成p1对称性，也就是对称性最低了。
VASP仍然可以算。弛豫设置的参数和不掺杂的情况一样，都是设置ISIF, NSW， IBRION等。
...

同学你好！打扰你了在论坛中看到你发的帖子。想请教你一个问题：
就是你在掺杂元素的时候，是如何考虑掺杂元素的位置，是将掺杂元素填到四面体空隙还是八面体空隙？标准是能量低的掺杂合理吗？你是用VASP进行计算的吗？
谢谢啦！
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36楼2014-03-04 22:11:57
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damao4361556

铁虫 (正式写手)
★
fzuvivi(金币+1): 谢谢参与
请问下 掺杂何种元素有一定规律性吗？怎么来选择所要掺杂的元素呢
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37楼2014-04-24 16:18:50
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LuQing-88

新虫 (初入文坛)
好贴！
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39楼2016-01-06 10:53:13
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新月妃

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
可以在VESTA中找空隙

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40楼2016-01-06 16:07:54
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江南的竹4楼
2011-12-19 10:00   回复  
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zhoupeng8712楼
2011-12-19 15:26   回复  
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鑫森淼17楼
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迦楼罗王23楼
2011-12-20 23:27   回复  
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davidfrela28楼
2011-12-21 17:32   回复  
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20091262229楼
2011-12-21 17:45   回复  
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祝福
kangfulike30楼
2011-12-21 17:48   回复  
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相信未来ok38楼
2015-01-25 12:42   回复  
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