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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 » 看看别人仅用VASP做DOS计算发好文章（两篇PRL）
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cenwanglai

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老和山猥琐派九段

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[交流] 看看别人仅用VASP做DOS计算发好文章（两篇PRL）已有17人参与

第一篇：2009年的，提出金属-非金属共掺杂提高TiO2光解水能力的DFT证据。

上面这段文字中的charge-compensated donnor-acceptor是什么意思？在这篇文章中N-V（Nb）配对，N相对TiO2中的O缺1个电子，V相对Ti多一个电子；C-Cr(Mo)配对,前者相对O少两个电子，后者相对Ti多两个电子。非金属掺杂元素所少的电子数正式过渡金属掺杂原子所多出的电子数，这就是所谓的charge-compesated donnor-acceptor? 文中把这种成对掺杂称为passivated codoping,直接翻译为“钝化共掺杂”，这个概念怎么理解？常说的charge compensated effect 是什么？


上面这段文字中作者们计算过渡金属dns0组态的d轨道本征值。这个是怎么做的？这篇文章是用VASP算的，VASP有这个功能吗？这个与对PDOS的d轨道部分做数值积分应该是一样的吧？



第二篇：2011年的，提出非金属掺杂TiO2形成双holes耦合调控TiO2带隙宽度的DFT证据。这篇文章实际上做的不是DOS计算，而是能带和吸收光谱计算。

比较这篇文章的Fig 1和Fig3，可以看到作者把间隙态清晰的在能带结构中做了标示。每条能带最多可以填充两个电子。Fig 3a中的a1态是半充满的，e的两条能带是全充满的。而Fig 3b中两条ea带是全充满的。这里提供了一个分析和指认能带归属范例。但是Fig 3没有给出费米能级。我猜Fig 3a中费米能级通过a1，Fig 3b和c中费米能级在ea与导带之间。








在这里的能带结构图中，没有标注费米能级位置和横坐标展开K点顺序。这样都可以。看来写文章重在阐述“新的发现”。细枝末节的东西，能省则省。




上面计算掺杂TiO2的吸收光谱的时候，对以单个N原子掺杂TiO2光谱的计算，文中特别强调让N多带一个负电荷。这是为什么呢？

提两个一般性问题：

（1）通过掺杂调整半导体禁带宽度，这个是早就写进教材中的“常识”。第一篇文章到底给出了什么特别的，新奇的，但是也有一定普遍指导意义的东西呢？

或者只是因为这篇文章做的体系联合了TiO2+光催化分解水+非金属掺杂的试验研究等当时热门的话题。

（2）第一篇文章中没有给出非金属-金属共掺杂的几何结构。没有给出掺杂原子取代相对位置。这个可以吗？

[ Last edited by cenwanglai on 2012-2-5 at 12:54 ]
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1楼2012-02-04 20:59:12
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valenhou001

至尊木虫 (职业作家)
★
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fzx2008(金币+1, 专家考核): 谢谢交流 2012-02-14 10:14:10
引用回帖:
8楼: Originally posted by cenwanglai at 2012-02-05 12:12:23:
来自百度：http://baike.baidu.com/view/1365857.htm
魏苏淮　
　  
男，1957年10月出生，美国再生能源国家实验室材料研究中心理论研究室主任，首席科学家。1981年6月毕业于复旦大学物理系，获 ...

魏老师对半导体掺杂的理论研究功力很深。应该算是现在半导体掺杂第一原理计算这一块Top level (还包括Alex Zunger, S. B. Zhang,  C. G. Van de Walle, J. Neugebauer等)。
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15楼2012-02-14 09:58:24
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buct2010

金虫 (正式写手)
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cenwanglai(金币+10, 专家考核): ~~ 2012-02-15 09:49:06
cenwanglai: 回帖置顶 2012-02-28 09:51:11
引用回帖:
21楼: Originally posted by buct2010 at 2012-02-15 08:42:20:
关于第一篇PRL的创新之处我来说一下吧，因为我发的第一篇APL主要就是参考这篇文章的。
首先，TiO2用作光催化材料已经很久了（包括分解水），为了提高其可见光区域的催化活性，很多文献报道了用掺杂金属或非金属的 ...

cenwanglai 区长建议我把自己的文章附在这里，和第一篇PRL的工作类似。大家有兴趣参考一下。
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22楼2012-02-15 09:34:49
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buct2010

金虫 (正式写手)
★
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cenwanglai(金币+10, 专家考核): 好样的。谢谢buct2010专家的评论。如果合适的话，欢迎贴出你的文章供虫子们引用参考~~ 2012-02-15 09:04:25
关于第一篇PRL的创新之处我来说一下吧，因为我发的第一篇APL主要就是参考这篇文章的。
首先，TiO2用作光催化材料已经很久了（包括分解水），为了提高其可见光区域的催化活性，很多文献报道了用掺杂金属或非金属的方法来降低其禁带宽度，但是这些方法存在着缺陷： 掺杂使得本征TiO2变成了p型或n型，这样会使得光生载流子发生复合，降低光摧化反应的效率。这篇PRL 利用半导体物理中一个十分普遍的作用：杂质的补偿作用（简单的来说，就是p型杂质的空穴复合n性杂质的电子），用p-n型杂质共掺杂的方法来降低禁带宽度，避免了光生载流子的复合。从此，这篇文章提出的双掺杂的方法被推广（09年后的很多APL的文献都是用共掺杂的办法）。
其次，这篇PRL 找准了TiO2光催化的一个具体反应：分解水的反应来具体实践，在选取p-n型掺杂剂的时候考虑的很周到，选取的元素合理，得到的结果也很好。

总体来说，这篇文章的物理内涵大家都懂，但是它的可贵之处就是利用了一个大家都广泛认可的原理，解决了一个困扰TiO2光催化很久的问题。

呵呵，这是我的理解，希望大家多批评指正
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21楼2012-02-15 08:42:20
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huangdan9604

铁杆木虫 (正式写手)
★
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cenwanglai: 确实。呵呵~~ 2012-02-04 21:23:35
很多问题都是别人做完了看似简单！
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2楼2012-02-04 21:23:06
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uuv2010

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cenwanglai(金币+3): 谢谢回复~~ 2012-02-05 10:31:40
引用回帖:
上面这段文字中的charge- compensated donnor-acceptor是什么意思？在这篇文章中N-V（Nb）配对，N相对TiO2中的O缺1个电子，V相对Ti多一个电子；C-Cr(Mo) 配对,前者相对O少两个电子，后者相对Ti多两个电子。非金属掺杂元素所少的电子数正式过渡金属掺杂原子所多出的电子数，这就是所谓的charge- compesated donnor-acceptor? 文中把这种成对掺杂称为passivated codoping,直接翻译为“钝化共掺杂”，这个概念怎么理解？常说的charge compensated effect 是什么？

charge-compensated donnor-acceptor pairs可能可以理解成‘电荷互偿给体受体对’，这里的共掺不是简单的两种杂质的掺杂，而是这种多电子体和少电子体并且正好使体系呈现中性的这样的杂质对。charge compensated effect 也就是这样来的，是指这种电荷的补偿，从而保证体系的中性。
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7楼2012-02-05 09:53:43
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普通回帖

dragonlong

木虫 (小有名气)
★
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这两篇PRL的计算方法是挺简单的，分析也挺简单。创新点就是idea，可能有魏苏淮的大名在上可以发PRL吧。
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3楼2012-02-04 21:31:55
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cenwanglai

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2楼: Originally posted by huangdan9604 at 2012-02-04 21:23:06:
很多问题都是别人做完了看似简单！

我经常无法判断研究的创新性和意义~
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4楼2012-02-04 22:21:52
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uuv2010

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可能第一篇文章的卖点在于共掺杂的概念并给出来实际的证据证明这个一个调节gap的有效途径。虽然掺杂调整gap是一个常识，但是金属和非金属的共掺杂的概念还是比较新鲜的，这是一个创新之处；现在光解水是一个热门话题，在大家比较关心如何有效调节gap的情况下，这篇文章给出了一种方案，是其另一个创新之处。呵呵，个人观点，欢迎批评指正。
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5楼2012-02-05 09:39:49
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cenwanglai

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引用回帖:
5楼: Originally posted by uuv2010 at 2012-02-05 09:39:49:
可能第一篇文章的卖点在于共掺杂的概念并给出来实际的证据证明这个一个调节gap的有效途径。虽然掺杂调整gap是一个常识，但是金属和非金属的共掺杂的概念还是比较新鲜的，这是一个创新之处；现在光解水是一个热门话 ...

有空再看看我在两篇文章的条目下列出的比较细致的问题。
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6楼2012-02-05 09:44:04
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cenwanglai

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3楼: Originally posted by dragonlong at 2012-02-04 21:31:55:
这两篇PRL的计算方法是挺简单的，分析也挺简单。创新点就是idea，可能有魏苏淮的大名在上可以发PRL吧。

来自百度：http://baike.baidu.com/view/1365857.htm
魏苏淮　
　  
男，1957年10月出生，美国再生能源国家实验室材料研究中心理论研究室主任，首席科学家。1981年6月毕业于复旦大学物理系，获学士学位。1985年8月毕业于美国威廉玛丽学院（College of William and Mary），获理学博士学位。1985年8月在美国再生能源国家实验室做博士后，之后，历任研究员（Staff Scientist），资深研究员（Senior Scientist），首席科学家（Principal Scientist），2006年起任材料研究中心理论研究室主任。2007年被复旦大学聘为教育部长江学者讲座教授。80年代初参与编写著名的全电子自洽LAPW第一性原理计算程序。在半导体能带计算、掺杂机制、d和f电子在II-IV簇半导体的效应、自旋电子系统、半导体带阶和压力效应、以及半导体纳米团簇等领域中做了大量原创性的工作。迄今已在国际权威期刊上发表230余篇论文，其中38篇发表在Physical Review Letters上，被国际同行引用7000余次 (H 因子 = 47), 其中有20篇论文被引用100次以上. 1999被选为美国物理学会会士(APS Fellow)。

原来是这个人~~
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8楼2012-02-05 11:12:23
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uuv2010

荣誉版主 (职业作家)

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是啊，貌似这个组的文章档次都挺高的，呵呵
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9楼2012-02-05 13:04:10
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xingisme

木虫 (正式写手)
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uuv2010(金币+1): 多谢参与讨论！ 2012-02-06 09:50:13
光解水是一个热门话题,比较新鲜的，这是一个创新之处
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10楼2012-02-06 00:32:48
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