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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 » 铁电薄膜的电势分布问题
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byin

铜虫 (正式写手)

[求助] 铁电薄膜的电势分布问题

我试着计算了一个铁电薄膜在真空中的电势分布，模型如下：


不加偶极修正，电势分布：


加了偶极修正，电势分布：


看着似乎偶极修正起到了应有的效果，但是问题是，PTO薄膜中，极化是向右的，那么右边真空层的电势应该高于左边，但为什么计算的结果是反的？
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1楼 2012-05-16 17:12:26
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
★ ★
liliangfang: 金币+2, 谢谢交流 2012-05-25 09:00:24
引用回帖:
43楼: Originally posted by byin at 2012-05-24 17:36:29:
矫顽场，确实和晶体各向异性，力电耦合，等多种因素相关，但是晶体缺陷确实影响矫顽力的重要因素之一。

通常，我们在模拟无限大材料的时候，会取一个单胞，这个单胞的边界上，并没有电势的改变，所以，也就不存

晶体缺陷只是影响矫顽力，但是矫顽力的根本起因不是缺陷，其根本原因是每个铁电畴之间自发极化的相互作用，晶体各向异性，力电耦合也是因素之一，但是在经典的LGD热力学模型中那些项都不是最重要的。
你说的没有解释为何会产生自发极化。
那么说吧，按照铁电相变的位移型模型，自发极化来源于点的长波横光学支软化，首先横光学波会产生一个电场，其次，这个电场是长波长，当然你可以说这个电场时间平均上是0。但是到了相变温度的时候，这个横波光学模将彻底软化，其对应的电场也就变成了直流场。你也可以那么考虑，该横波光学模的软化实际上是长程偶极-偶极相互作用与短程排斥相互作用之间的微妙平衡，而在相变温度以下长程偶极-偶极相互作用大于短程排斥相互作用。
另外，为何在声子谱的模拟中无法直接重现LO-TO劈裂，就是因为长程偶极-偶极相互作用破坏了周期性边界条件，所以要做non-analytical correction
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44楼2012-05-24 19:19:04
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
45楼: Originally posted by byin at 2012-05-24 19:51:04:
其对应的电场也就变成了直流场

正确，但是这个直流电场的分布是全局的还是局部的，在空间上的平均又是如何呢？

点对应于长波极限
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46楼2012-05-24 20:14:40
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
47楼: Originally posted by byin at 2012-05-24 20:29:19:
长波极限，指的是该振动模态的波长很长，无穷。即每个单胞内的正负电荷相对位移一样。
其软化后形成构型为：
…… +     -  +     -  +     -  +     -  +     -  +     -  ……
…… +     -  +     -  +

问题就在这里了，我认为是会产生电场的
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48楼2012-05-24 20:59:05
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
49楼: Originally posted by byin at 2012-05-25 19:55:31
我觉得是没有的
首先，无限大平行板电容器中，如果带等量异号的电荷，则在其内部形成电场，E=sigma/epsilon，而在其外部，不产生影响。

其次，考虑顺电相，厚度方向四个单胞
   10+                  10+     ...

从简单的偶极子模型来说，你这种说法是正确的。但是要知道，这种模型根本无法解释铁电自发极化。另外做相场模拟的人都要考虑的分布，如果你认为没有介观和宏观电场的话，那么相场模拟的人都在模拟什么？
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50楼2012-05-25 23:10:07
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
51楼: Originally posted by byin at 2012-05-25 23:46:35
首先，这个模型并不是用来解释FE的自发极化的。我们需要承认某种作用，可以形成电偶极矩。然后在已有构型的基础上，再讨论电场电势问题。

相场模拟中，确实有一项能量是偶极子产生的电场，对其他偶极子的作用。 ...

不是是不是的问题，是能不能的问题。因为人们过去尝试用这种方法来解释，然后发现与实际情况矛盾了。
早期的相场模拟是用于连续电介质的，也就是在介观-宏观尺度上描述极化之间的相互作用，所以它描述的不是简单的偶极子产生的电场。
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52楼2012-05-25 23:53:53
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
★
贺仪: 金币+1, 谢谢参与讨论！ 2012-05-26 22:36:12
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53楼: Originally posted by byin at 2012-05-26 03:45:59
为什么不能解释？能否解释的详细一点。...

对于无限大的体系
…… +10 -10 +10 -10 +10 -10 ……
可以划分成
…… (+10 -10) (+10 -10) (+10 -10) ……
也可以划分成
+10 (-10 +10) (-10 +10) -10
那么偶极子方向是朝哪个方向？怎么定义偶极子？
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54楼2012-05-26 10:05:56
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
★
贺仪: 金币+1, 谢谢参与讨论！ 2012-05-26 22:36:00
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55楼: Originally posted by byin at 2012-05-26 14:28:14
极化的绝对值本来就是没有意义的，所谓的自发极化，从铁电构型到顺电构型，极化所发生的改变。

立方相PTO的极化，vasp算出来也可能不是0，加了任意相nR...

我们现在说的是偶极子模型，不是在说现代极化理论。
既然偶极子模型连极化都无法解释，你又怎么期望用它来解释电场？
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56楼2012-05-26 14:38:57
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
57楼: Originally posted by byin at 2012-05-26 14:59:46
那如果我们用现代极化理论的观点去看偶极子模型呢？

就是说，不要试图去定义极化的绝对值，而是关注某一极化的过程中，偶极子模型所表现出来的极化的改变量。这样是不是可以呢？...

现代极化理论就是要解决这个问题的
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58楼2012-05-26 15:16:15
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
59楼: Originally posted by byin at 2012-05-26 15:21:49


谢谢这几天的讨论，浪费了你不少时间。再次感谢！...

没事的，刚好我很闲，我也学到了不少知识
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60楼2012-05-26 15:27:39
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