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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 » QE(Pwscf) » 纳米线的能带的高能量部分不正确
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szdtzjz

铁虫 (初入文坛)

[求助] 纳米线的能带的高能量部分不正确

Sample Text
    我最近试着做纳米线的输运，使用Wannier90做PWscf的自洽计算的后处理。因为是纳米线，就得使用超原胞。但是发现了问题，就是纳米线的一维能带的高能量部分，似乎是不正确的。下面是一个具体的问题。
    首先是“石墨带”，其结构如下图
   
    在做自旋极化的时候，它会呈现出反铁磁性，是半导体，有禁带。现在不做自旋极化，它呈现出导体的特性，禁带宽度为0。但是费米能级以上的能带看起来很不对劲，是一堆能带挤在一起的，似乎能量值上不去，如下图：
   
    我进一步提高能量的cutoff、基本上没影响。提高纳米线之间的间距，那些挤在一起的能带会更挤。现在的间距已经超过10A了的，我都提高到过40A，只是更挤了。我觉得这个原因不应该是“不相容原理使相互靠近的纳米线的能级分裂”，因为10A和40A的距离都很大了，而却有很大的差异。
    第二个，我计算Al线时也遇到了这样的问题。在计算Al体材（fcc）的时候，能带取几十个都没问题，但是用超原胞计算Al线时，同样的事情也发生了，就是高能量的能带看起来挤在一起。
    这似乎是超原胞计算上的数值问题，不知道能否通过改变计算参数改善。下面是我的石墨带的计算输入文件。其中原子位置是已经弛豫过的。
    由于本人刚刚注册小木虫，金币不多，只能悬赏8个。有能帮助的实在是太感谢了！
    自洽：
&control
    calculation='scf'
    restart_mode='from_scratch',
    prefix='grap_rb'
    pseudo_dir = '/home/stu/softwares/espresso-4.3.2-ifort/pseudo',
    outdir= '.'
    tstress=.true
    tprnfor=.true
/
&system
    ibrav= 8, celldm(1) = 4.6412,
    celldm(2) = 8
    celldm(3) = 5
    nat=10, ntyp= 2,
    ecutwfc = 30.0,
    occupations='smearing'
    smearing='gaussian'
    degauss=0.01
/
&electrons
    electron_maxstep = 50
    diagonalization = 'cg'
    conv_thr =  1.0d-8
    mixing_beta = 0.5
/
&ions
/
ATOMIC_SPECIES
    C     2.0d0     C.pbe-rrkjus.UPF
    H     2.0d0     H.pbe-rrkjus.UPF
ATOMIC_POSITIONS
C        0.000000000  -5.418544675   0.000000000    0   1   0
C        0.000000000  -2.688756570   0.000000000    0   1   0
C        0.000000000   2.688756570   0.000000000    0   1   0
C        0.000000000   5.418544675   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000  -6.702144040   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000  -1.356327235   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000   1.356327235   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000   6.702144040   0.000000000    0   1   0
H        2.320600000  -8.765978573   0.000000000    0   1   0
H        2.320600000   8.765978573   0.000000000    0   1   0
K_POINTS
    8 8 8  1 1 1
    能带：
&control
    calculation='bands'
    restart_mode='from_scratch',
    prefix='grap_rb'
    pseudo_dir = '/home/stu/softwares/espresso-4.3.2-ifort/pseudo',
    outdir= '.'
    tstress=.true
    tprnfor=.true
/
&system
    ibrav= 8, celldm(1) = 4.6412,
    celldm(2) = 8
    celldm(3) = 5
    nat=10, ntyp= 2,
    ecutwfc = 30.0,
    occupations='smearing'
    smearing='gaussian'
    degauss=0.01
    nbnd = 35
/
&electrons
    electron_maxstep = 50
    diagonalization = 'cg'
    conv_thr =  1.0d-8
    mixing_beta = 0.5
/
&ions
/
ATOMIC_SPECIES
    C     2.0d0     C.pbe-rrkjus.UPF
    H     2.0d0     H.pbe-rrkjus.UPF
ATOMIC_POSITIONS
C        0.000000000  -5.418544675   0.000000000    0   1   0
C        0.000000000  -2.688756570   0.000000000    0   1   0
C        0.000000000   2.688756570   0.000000000    0   1   0
C        0.000000000   5.418544675   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000  -6.702144040   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000  -1.356327235   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000   1.356327235   0.000000000    0   1   0
C        2.320600000   6.702144040   0.000000000    0   1   0
H        2.320600000  -8.765978573   0.000000000    0   1   0
H        2.320600000   8.765978573   0.000000000    0   1   0
K_POINTS crystal
   ……
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1楼 2012-07-01 19:01:51
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gemucai

木虫 (正式写手)
★
WDD880227: 金币+1, 多谢指教 2012-07-02 10:15:40
试试这个
kpoints automatic
32  1  1  0  0  0

两个方向上没有周期性k点就设置为1
另外，DFT确实算不准激发态哦。
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2楼2012-07-02 07:54:58
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gemucai

木虫 (正式写手)
第二个铝的超原胞问题，我怀疑有一定的布里渊区折叠。
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3楼2012-07-02 07:56:35
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szdtzjz

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
3楼: Originally posted by gemucai at 2012-07-02 07:56:35
第二个铝的超原胞问题，我怀疑有一定的布里渊区折叠。

你好，32*1*1我是用过的，是一样的，我是各种尝试才用了8*8*8……

All线确实有第一布里渊区折叠，但是那也不对。。比如本来一个原胞里一个Al原子，算20条能带，而若一个原胞里4个原子，算5条能带就应该是第一种情况折叠四次的结果，但是高能量的部分还是不对，低于折叠前的能量。

算不准激发态……这个我去查一查，或许问题在这里
谢谢了！
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4楼2012-07-02 13:37:23
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gemucai

木虫 (正式写手)
★
xueht987: 金币+1, 多谢指教！ 2012-07-02 15:55:04
你的碳和氢质量怎么都是2？
还有超软赝势一定要设置ecutrho，这种情况下可以设置为300
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5楼2012-07-02 15:26:16
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szdtzjz

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
5楼: Originally posted by gemucai at 2012-07-02 15:26:16
你的碳和氢质量怎么都是2？
还有超软赝势一定要设置ecutrho，这种情况下可以设置为300

………………
不做声子，质量怎么设都没关系，，，这是方便弛豫才这样设的

对这里的情况ecutrho=4*ecutwfc足够了…………不用提高………………

也不是激发态不准的问题，，，用别fplo做了一下是没问题的…………
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6楼2012-07-02 17:24:48
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hanyanli0475

铜虫 (小有名气)
对了，你晶格常数怎么确定？我是指celldm（2）和celldm（3）。个人觉得，能带有问题，得先从结构上考虑。
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什么时候能算完！！！！
7楼2012-07-03 10:58:33
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szdtzjz

铁虫 (初入文坛)
引用回帖:
7楼: Originally posted by hanyanli0475 at 2012-07-03 10:58:33
对了，你晶格常数怎么确定？我是指celldm（2）和celldm（3）。个人觉得，能带有问题，得先从结构上考虑。

这两个参数尽量大以保证纳米带之间不会相互影响。。。我从十几个A加到几十个A，能带越来越挤……
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8楼2012-07-04 16:58:59
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lfhuang

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

那些在0.0~4.0eV能量区间的电子态是有物理意义的，在石墨烯体系是非常普遍的。同样的graphene nanoribbon,可以看看如下链接的图2：
http://iopscience.iop.org/0953-8984/25/5/055304
（1）首先，那些态围绕Gamma点程parabolic形状，说明这些电子态是near free electron gass。其实这些态对Ca参杂的graphite (graphene)的超导性质其主导作用，叫做interlayer states。楼主可以搜索一下“CaC6 superconductivity”；
（2） 其次，这些态的劈裂是graphene nanoribbon有限宽度造成的，一般来说，只要横向真空大于8埃，基本上就可以将nanoribbon看成孤立的了；
（3）最后，目前很多Tight-binding方法得到的能带里面，基本上是不会出现interlayer states，这是方法不给力造成的。所以，很多基于tight-binding的光学性能模拟的文章，有一部份是不可信的。
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先进使役材料计算（https://aidme.nimte.ac.cn）
9楼2013-02-01 19:56:55
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