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[交流]
掺杂后形成能的计算
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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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你所提到的那篇文章里的做法不全。 1、先计算fcc Ag, hcp Zn, O2分子，Ag和O形成的氧化AgO, Ag2O3, Ag2O, Ag3O4; Zn和O形成的氧化物ZnO2, ZnO等的总能； Ag与Zn形成的化合物AgZn和Ag5Zn8的总能 2、由上一步得到总能，计算出各个化合物(AgO, Ag2O3, Ag2O, Ag3O4, ZnO2, ZnO, AgZn和Ag5Zn8)的形成能。 3、根据这些化学物的形成能与Zn化学势、Ag化学势、氧化学势的等式关系，以及不等式，采用linear programming(线性规划)的方法可导出Zn化学势和Ag化学势的变化范围。linear programming的方法，需要自己动手编写代码来实现。比如excel或python里的numpy。 http://www.tceic.com/72g416250722192k4536l6h3.html http://docs.scipy.org/doc/scipy/ ... timize.linprog.html 假设Zn, Ag, O的化学势分别为x, y, z(也就是delta \mu = \mu -mu_0); AgO, Ag2O3, Ag2O, Ag3O4, ZnO2, ZnO, AgZn和Ag5Zn8的形成能分别为 f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7, f8（单位为eV/分子式). x =< 0; y = <0; z = < 0; y+z =< f1; 2y+3z =<f2; 2y+z =<f3; 3y+4z =<f4; x+2z =<f5; x+z =<f6; x+y =<f7; 5y+8x=<f8; 由这些不等式就可以确定x, y, z的范围。 考虑到ZnO是被掺杂的主体材料，可以将上面与ZnO的不等式(x+z=<f6)改为等式(x+z=f6)的限制条件。 知道了O的化学势，可将它转换为O2的温度和压强关系。如： J. Appl. Phys. 115, 124104 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4869539 （附，想做缺陷和掺杂方面的计算研究，要合作的话可找我。） |
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21楼2012-06-23 15:06:35
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WDD880227: 金币+1, 鼓励交流 2012-06-21 08:32:07
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WDD880227: 金币+1, 鼓励交流 2012-06-21 08:32:07
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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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