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huangll99

木虫 (职业作家)

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[交流] （文献学习）一篇计算HfO2表面结构与原子性质的文章

Structural and electronic properties of cubic HfO2 surfaces
G.H. Chen, Z.F. Hou, X.G. Gong
Surface Physics Laboratory and Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
文章不错，很有学习价值
现在想跟大家交流一下此文中的各部分计算的方法，向大家请教一下Projected bulk band structures 的计算方法。此贴打算一直写下去，直到把这篇文章搞懂

                                       HfO2 表面计算
1.    (偷偷懒，不做测试了,参数取文献中的值)
   先以（100）-Hf 为例计算
2. 在ISCD中找到cubic-HfO2,优化晶体结构       晶格常数a=4.7  4.8  4.9  5.0  5.1  5.2  5.3  5.4  5.5
结果(E-V)
103.8200 -115.935673
110.5900 -119.148061
117.6500 -121.097380
125.0000 -122.006153
132.6500 -122.060947
140.6100 -121.419122
148.8800 -120.206692
157.4600 -118.539643
166.3800 -116.507645

3. 取a=5.1, 设ISIF=3，做结构优化，收敛精度要高
优化后
length of vectors
5.054564137 5.054564137 5.054564137
4.
建立(1 0 0)-Hf表面

5. 优化-relaxation
ISIF=2
中间三层固定住
Hf  O
1.000000000000000
3.574116577215030 0.000000000000000 0.000000000000000
0.000000000000000 3.574116577215030 0.000000000000000
0.000000000000000 0.000000000000000  25.163692411000000
7  12
Selective dynamics
Direct
0.000000000000000 0.000000000000000 0.198698979399951 T T T
0.000000000000000 0.000000000000000 0.399566326466650 T T T
0.000000000000000 0.000000000000000 0.801301020600049 T T T
0.000000000000000 0.000000000000000 0.600433673533350 T T T
0.500000000000000 0.500000000000000 0.299132652933301 T T T
0.500000000000000 0.500000000000000 0.700867347066700 T T T
0.500000000000000 0.500000000000000 0.500000000000000 F F F
0.000000000000000 0.500000000000000 0.248915816166626 T T T
0.000000000000000 0.500000000000000 0.449783163233325 F F F
0.000000000000000 0.500000000000000 0.650650510300024 T T T
0.500000000000000 0.000000000000000 0.248915816166626 T T T
0.500000000000000 0.000000000000000 0.449783163233325 F F F
0.500000000000000 0.000000000000000 0.650650510300024 T T T
0.000000000000000 0.500000000000000 0.751084183833374 T T T
0.000000000000000 0.500000000000000 0.550216836766675 F F F
0.000000000000000 0.500000000000000 0.349349489699976 T T T
0.500000000000000 0.000000000000000 0.751084183833374 T T T
0.500000000000000 0.000000000000000 0.550216836766675 F F F
0.500000000000000 0.000000000000000 0.349349489699976 T T T

      优化后结构

6.不算表面能了，直接算 projected band structures（可是怎么算呢，不会啊，

）

未完待续，另提供本人蹂躏版文献下载，欢迎大家前来拍砖，拍砖有奖，打酱油没有

[ Last edited by huangll99 on 2012-5-2 at 17:32 ]

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附件 1 : Structural and electronic properties of cubic HfO2 surfaces.pdf

2012-04-30 17:28:26, 453.86 K

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1楼2012-04-30 17:32:33

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huangll99

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fzx2008: 金币+3, 谢谢分享 2012-06-12 18:29:04

引用回帖:

10楼: Originally posted by cenwanglai at 2012-05-01 22:04:18:
这篇文章的立意在哪里？解决了的问题的重要性在哪里？

文章立意：在实际的CMOS器件中HfO2是多晶的，这些晶粒会形成很多的boundary,研究HfO2的表面电子结构，有助于理解这些boundary会对器件引起那些影响。例如，如果最稳定的HfO2表面是导电的，有一定的金属性，会引起很大的门极漏电电流。
文章的主体部分：
1.研究各个表面的表面能，通过对比，分析出能量上最favourable 表面。结论是（111）-O and(110) 最稳定。
2.详细讨论了这两个表面的弛豫，从Hf-O键的离子特性对弛豫的细节进行了解释
3.研究了这些表面的电子结构，分析了它们是导电的还是绝缘的。
解决的问题：HfO2最稳定的表面是（111）-O and(110)面，这两个面是绝缘的，排除了HfO2晶粒boundary引起很大门极漏电电流的可能性。

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11楼2012-05-02 09:17:43

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huangll99

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huangll99: 回帖置顶 2012-05-01 09:55:33

参考了一下李明宪的教程，projected band structure 计算分了两步，一个是沿着表面布里渊区的高对称K点计算slab的能带结构；一个是沿着表面布里渊区的高对称K点计算体材料的能带，这时，对于体材料的计算，K点的选取很特别，K1和K2和计算slab时一样，K3依次从0取到0.5，中间取三个点应该够了
哈哈，试一下
6.算slab的能带结构，k点
kpoints
20
Line-mode
rec
0 0 0
0 0.5 0

0 0.5 0
0.5 0.5 0

0.5 0.5 0
0 0 0
然后处理EIGENVAL, bbscon-plotband.f90是个好程序，处理的.dat每个带都分好列了。嘿嘿
能带图