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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 » 其他 » 掺杂后形成能的计算
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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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回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

valenhou001

至尊木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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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29楼2016-06-17 14:34:24
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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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wangziyan3

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
化学势就是摩尔吉布斯自由能，跟温度和气体压强有关的，所以在保证ZnO形成的基础上，富Zn和富O只是化学势的两个极限取值，其实中间可以连续取值的然后你就可以做个相图之类的东西
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21楼2012-06-23 15:06:35
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普通回帖

yuanyeguhong

至尊木虫 (文坛精英)
★
狗狗529(金币+2): 谢谢参与
顶贴！
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2楼2012-06-20 15:22:40
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狗狗529

铁虫 (小有名气)
期待高手给与解答，自己顶下
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6楼2012-06-20 16:24:02
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miracle1985

金虫 (小有名气)
★ ★ ★
狗狗529(金币+2): 谢谢参与
xueht987: 金币+2 2012-06-23 15:51:46
学习中!
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7楼2012-06-20 16:25:34
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chejixi1

木虫 (正式写手)
★
狗狗529(金币+2): 谢谢参与
??
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9楼2012-06-20 16:26:12
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lgf9f18

金虫 (小有名气)
★
狗狗529(金币+2): 谢谢参与
形成能，不就是按其定义来计算吗？有意思，特复杂，
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11楼2012-06-20 20:22:51
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fyh987

金虫 (小有名气)
★
狗狗529(金币+2): 谢谢参与
有同样疑惑的问题，请问LZ也在做纳米线方面的研究吗？方便留下QQ吗？可以好好交流一下，对形成能的计算一直没弄明白
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12楼2012-06-20 20:25:49
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狗狗529

铁虫 (小有名气)
当然可以了啊   815518617
我也是刚刚开始做的，好多东西都是不懂的  呵呵
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13楼2012-06-20 21:22:01
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狗狗529

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
8楼: Originally posted by acridine at 2012-06-20 16:25:37
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 ...

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，那有没有计算形成能更好的办法了？？
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14楼2012-06-20 21:27:53
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han19831986

木虫 (正式写手)
认真学习一下
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15楼2012-06-20 21:31:05
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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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duyujie442

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
学习一下，我前段时间也遇到这个问题！
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17楼2012-06-21 22:10:55
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NanoStar007

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
文献的详细地址贴出来看看
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18楼2012-06-22 08:09:58
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狗狗529

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
16楼: Originally posted by acridine at 2012-06-20 22:05:24
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 ...


哦   谢谢你啊   呵呵呵
你这么一解释感觉好像清楚多了啊
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19楼2012-06-23 08:39:11
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狗狗529

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
18楼: Originally posted by NanoStar007 at 2012-06-22 08:09:58
文献的详细地址贴出来看看

哦   不好意思啊   我现在在外地呢     还不在学校   等周日回去在贴吧    真是不好意思
赞一下 回复此楼
20楼2012-06-23 08:40:31
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cosfrist

木虫 (小有名气)
??
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22楼2012-06-24 11:33:04
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狗狗529

铁虫 (小有名气)
引用回帖:
21楼: Originally posted by wangziyan3 at 2012-06-23 15:06:35
化学势就是摩尔吉布斯自由能，跟温度和气体压强有关的，所以在保证ZnO形成的基础上，富Zn和富O只是化学势的两个极限取值，其实中间可以连续取值的然后你就可以做个相图之类的东西

谢谢你啊   
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23楼2012-06-24 22:06:11
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zhangxn06

金虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
狗狗529:
可以把您的参考文献的出处告知一下吗？我学习学习
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24楼2012-10-14 11:03:28
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wuli8

荣誉版主 (知名作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
http://1000eb.com/fo2a
附件是楼主所提文章的附件。
欢迎大家继续讨论
赞一下 回复此楼
25楼2013-02-01 18:17:35
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wuli8

荣誉版主 (知名作家)
引用回帖:
24楼: Originally posted by zhangxn06 at 2012-10-14 11:03:28
狗狗529:
可以把您的参考文献的出处告知一下吗？我学习学习

见楼上
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26楼2013-02-01 18:17:54
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pengliusss

木虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
8楼: Originally posted by acridine at 2012-06-20 16:25:37
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 ...

您好，能想您请教个掺杂的问题不。。。想掺杂2和3个原子的pbs；在掺杂过程：有选中一个pb原子掺杂，但是有两个原子同时改变的情况（由于对称性，还算一个原子掺杂浓度吧？），请问这样的掺杂对不？？如果打算掺杂2个原子，就有一个掺杂原子是这样的情况，好别扭。。。
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27楼2013-03-28 10:26:52
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cookies123

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
29楼: Originally posted by valenhou001 at 2016-06-17 14:34:24
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 ...

请问现在做掺杂方面的还可以找你吗，有问题想请教一下欸
赞一下 回复此楼
34楼2019-07-04 15:45:37
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mikeliujd

新虫 (正式写手)
学习一下
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35楼2019-09-27 11:06:04
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这儿的的

新虫 (小有名气)
????
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36楼2021-05-31 19:48:18
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qingheyouyou3楼
2012-06-20 15:23   回复  
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syhorchid4楼
2012-06-20 16:13   回复  
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tangbohejin5楼
2012-06-20 16:16   回复  
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sesame_oil10楼
2012-06-20 16:37   回复  
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Feynmanux28楼
2016-06-17 00:06   回复  
Feynmanux30楼
2016-07-04 18:29   回复  
Feynmanux31楼
2016-10-10 17:37   回复  
xs85032楼
2017-12-02 15:16   回复  
引用回帖:
29楼: Originally posted by valenhou001 at 2016-06-17 14:34:24 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 ...

Feynmanux33楼
2017-12-08 19:38   回复  
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