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狗狗529

铁虫 (小有名气)

[交流] 掺杂后形成能的计算

看到一篇文献，关于形成能的计算不知道对不对，请高手指点一下
是在ZnO纳米线掺杂Ag，这就涉及到形成能的计算，文献中是用这个公式算的
                   Ef=E(Ag:ZnO)－E(ZnO)+△nZnμZn+△nOμO－△nAgμAg
其中，E(Ag:ZnO)和E(ZnO)分别是掺杂与未掺杂的总能，(Δn is the
number of ions (Zn, O, or Ag) changed between a perfect cell
and its corresponding reservoir to form a defect),△nZn、△nO分别是被Ag取代的个数吧    μ是化学势，这儿的关键也就是计算化学势了
文献中提到的化学势有两个极限。上限是μZn（Zn-rich conditions)和μO (O-rich
conditions)   下限是μZn(O-richconditions)和μO（Zn-rich conditions)
现在涉及到两个极限化学势的计算了   ，也是最令我困惑的
上限
         μZn（Zn-rich conditions)=total energies of metallic Zn （单质锌的总能）
         μO (O-richconditions)=total energies of gaseous O2 per atom（氧气二分之一）
下限
         μZn(O-rich conditions)和μO（Zn-rich conditions)下面分别用  μZn 和μO表示
          有       μZn+ μO=μZnONW
            而             μZn(O-rich)=μZn (metal)+ΔHf(ZnONW)
                             μO(Zn-rich)=(1/2)μO2+ΔHf(ZnONW)
其中，上两式中的ΔHf(ZnONW)（the heat of formation of the ZnO NW），即焓。
                        ΔHf(ZnONW)=μZnONW一μZn(metal)一(1/2)μO2
还有，μAg的计算，是选择了Ag2O(The reservoir chosen for Ag is Ag2O, and the chemical potential of Ag in the two limiting oxygen environments are obtained from the equilibrium conditions),即是Ag在两个O极限下的化学势可以由以下平衡条件得出：
                                  2μAg+μO=μAg2O
这里的意思应该就是指，用μO(O-rich)和μO(Zn-rich),从而得到两种极限条件下的μAg，这样理解对吗各位大侠？？
还有一个问题，这儿提到的O-rich conditions和Zn-rich conditions，具体指的是，在纳米线掺杂时的不同掺杂位置，还是真正意思上的两个理论极限？？我可以这样理解吗？？就是在计算形成能的时候，直接用得到的在两种极限条件下化学势代入形成能公式，从而计算出形成能，这样做可以吗？？？
哪位大侠也计算过纳米线掺杂后的形成能，请指点指点，还有其他的方法吗，比较迷惑啊
先谢谢各位大侠了啊
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1楼 2012-06-20 15:02:15
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
狗狗529(金币+2): 谢谢参与
WDD880227: 金币+2, 多谢指导 2012-06-20 18:29:03
对于计算过程以及公式的理解没有太大的问题。
至于这里的富O或富Zn，代表真实反应过程中反应物配比的极限情况，比如这里可以分别看做反应物中O2完全过量和Zn完全过量这两种极限情形。
而计算形成能的时候并非将两种情形的化学势同时代入公式，而是通过两种情形的化学势分别得到两种情况下的形成能。
一般来说形成能都是使用类似的公式进行计算，只是根据反应的不同，其中各个元素化学势之间的关系会有所不同。
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8楼2012-06-20 16:25:37
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acridine

木虫 (正式写手)
★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
WDD880227: 金币+1, 鼓励交流 2012-06-21 08:32:07
引用回帖:
14楼: Originally posted by 狗狗529 at 2012-06-20 21:27:53
如果考虑反应过程中反应物配比的极限情况 ，那这个形成能的计算可就要很复杂了啊  呵呵   我也想是通过两种极限情况下的化学势分别代入，求出相对应的形成能。事实上，文献上确实也是这样做的啊，那有没有计算形成 ...

这个已经不算复杂的了。
其实形成能的公式就是前面给出的，本身并不复杂，所以也不存在所谓更好的方法。
你觉得麻烦的地方应该是化学势的讨论，其而本质上的过程是：讨论各种反应条件下各个元素的化学势，并由此化学势得到该反应条件下的形成能。
所以这个讨论是否复杂并不是你选择的方法所决定的，而是取决于你所模拟的反应是否复杂。
如果反应条件是固定不变的，那么计算该反应条件下的形成能就可以
而象你给出的例子，是想要讨论不同反应配比对形成能的影响，那么就要计算多个形成能
如果反应条件中还涉及温度、压强等等参数，那么讨论的过程就更复杂了。
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16楼2012-06-20 22:05:24
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