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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 » 关于tight binding和hopping parameters
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iamikaruk

木虫 (著名写手)

[交流] 关于tight binding和hopping parameters

最近在看一篇文献的时候，发现里面用到tight binding的hopping parameters思想解释了一些物理问题，虽然说方法不同于且结果等价于常规的能带和态密度分析，但是思考方法还是比较优美的。于是我也尝试着看能不能从第一性原理计算提取hopping parameter，比较初步的搜索发现做法有pwscf的Lowdin charge，Wannier以及LMTO方法。再进一步的搜索发现lmtart这个软件可以直接计算hopping integrals（这里想请教一下hopping integrals和hopping parameters有什么区别），经过一番研究之后，现在把一些初步的结果放上来与大家讨论一下，以增进自己的理解。

我所计算的体系是经典的立方钙钛矿BaTiO3，该体系的价带主要由Ti 3d和3个O 2p轨道组成，因此在设置hopping integrals的时候我就设置tight binding由Ti 3d和3个O 2p轨道组成。计算过程很简单，也就是常规的自洽后由程序自动提取hopping integrals，结果如图所示。

hopping integrals.png
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1楼2013-02-09 11:25:46
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
hopping integrals有两个结果，一个是各个轨道hopping的energy，另外一个是各个轨道hopping的overlaps。
比较有意思的是，我们可以看到Ti 3dyz到O4 2pz，以及Ti 3dx2-y2到O4 2py的hopping energy均为纯虚数，且overlaps也均为纯虚数。这恰好对应着价带到导带Ti d0轨道的跃迁，这是一种巧合还是必然结果？
由上面得到的hopping energy，我们可以构造一个14*14的Hamiltonian矩阵，通过将该矩阵对角化我们可以得到以下本征能量值（从低到高）：

0.6189
0.6623
0.7105
0.7751
0.7751
0.7770
0.7871
0.7898
0.7898

0.9844
0.9844
0.9851
1.0062
1.0392
我们知道BaTiO3的价带由18个电子填充，蓝字部分对应着前9个本征能量值。
下面我试着分析价带，例如对于第一个本征值0.6189，通过求解的本征矢量可以得到其表述为

对于第二个本征值，可以表述为

从以上结果可以看到：
(1)Ti和O原子之间的键能量最低(0.6189 Ryd)
(2)Ti的轨道由于与O 2p成键，降低了d电子动能(0.96894 & 0.96347 Ryd -> 0.6189 & 0.6623 Ryd)

[ Last edited by iamikaruk on 2013-2-9 at 13:58 ]
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2楼2013-02-09 11:35:37
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franch

版主 (著名写手)
板凳。。。关注ing
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3楼2013-02-11 22:59:33
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duxiu727

金虫 (小有名气)
呵呵 拜会~
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4楼2013-03-26 16:21:11
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shuchenlei

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
你好，我最近也想算hopping integrals，我看这个图片貌似是MS中自带LmtART？
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5楼2013-07-11 16:55:56
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by shuchenlei at 2013-07-11 16:55:56
你好，我最近也想算hopping integrals，我看这个图片貌似是MS中自带LmtART？

你不是指Materials Studio吧？
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6楼2013-07-11 18:25:49
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shuchenlei

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
6楼: Originally posted by iamikaruk at 2013-07-11 18:25:49
你不是指Materials Studio吧？...

那这个图片上你用软件是？能不能发给我呢？邮箱wordfarmer@163.com，感激不尽
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7楼2013-07-11 18:35:41
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by shuchenlei at 2013-07-11 18:35:41
那这个图片上你用软件是？能不能发给我呢？邮箱wordfarmer@163.com，感激不尽...

http://www.physics.ucdavis.edu/~ ... ic/index_lmtart.htm
在这个网站上下lmtart 7即可。
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shuchenlei
8楼2013-07-11 18:45:32
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shuchenlei

铜虫 (初入文坛)
送红花一朵
引用回帖:
8楼: Originally posted by iamikaruk at 2013-07-11 18:45:32
http://www.physics.ucdavis.edu/~mindlab/MaterialResearch/Scientific/index_lmtart.htm
在这个网站上下lmtart 7即可。...

多谢
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9楼2013-07-11 19:07:16
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shuchenlei

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
还有一个问题要请教楼主，vasp5.2已成功接口wannier90，如果想要得到过渡族元素的eg轨道到最近邻元素eg轨道的跃迁积分，具体要如何做呢？大致步骤?
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10楼2013-07-11 19:24:50
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
10楼: Originally posted by shuchenlei at 2013-07-11 19:24:50
还有一个问题要请教楼主，vasp5.2已成功接口wannier90，如果想要得到过渡族元素的eg轨道到最近邻元素eg轨道的跃迁积分，具体要如何做呢？大致步骤?

你是要用wannier做hopping parameters么？
wannier function和LCAO不太一样的。
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11楼2013-07-11 20:33:17
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shuchenlei

铜虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
11楼: Originally posted by iamikaruk at 2013-07-11 20:33:17
你是要用wannier做hopping parameters么？
wannier function和LCAO不太一样的。...

我是想试试的，因为vasp可以接口wannier
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12楼2013-07-11 20:35:16
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
12楼: Originally posted by shuchenlei at 2013-07-11 20:35:16
我是想试试的，因为vasp可以接口wannier...

是可以做的，不过我不是太懂用vasp的wannier接口。
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13楼2013-07-12 06:57:27
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renzhi2010

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
LZ,你好最近我也在尝试用这个软件来计算一些半导体材料的能带，态密度之类的。现在有个估计很简单但是我找不到解决方法的问题，就是 如何确定原子的位置？是通过晶体结构来确定还是其他方法实现？，刚入门，还请多多指教
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14楼2014-01-21 17:07:53
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zuocuiping

木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
8楼: Originally posted by iamikaruk at 2013-07-11 18:45:32
http://www.physics.ucdavis.edu/~mindlab/MaterialResearch/Scientific/index_lmtart.htm
在这个网站上下lmtart 7即可。...

你给的网址现在好像下载不了
谢谢
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15楼2016-03-31 15:20:06
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zuocuiping

木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
您好
你用的是win版本的吗？
我怎么在网上下载的是linux版本的呢
谢谢
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16楼2016-03-31 15:53:54
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iamikaruk

木虫 (著名写手)
引用回帖:
15楼: Originally posted by zuocuiping at 2016-03-31 15:20:06
你给的网址现在好像下载不了
谢谢...

好像的确是有这个问题了。我用的是windows版本的
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17楼2016-04-01 21:03:29
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zuocuiping

木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
17楼: Originally posted by iamikaruk at 2016-04-01 21:03:29
好像的确是有这个问题了。我用的是windows版本的...

那你有win版本吗？
能发一份给我吗？
我的邮箱是dbf1982@126.com
谢谢
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18楼2016-04-01 21:44:05
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zuocuiping

木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
7楼: Originally posted by shuchenlei at 2013-07-11 18:35:41
那这个图片上你用软件是？能不能发给我呢？邮箱wordfarmer@163.com，感激不尽...

您好
你求到这个软件了吗？
能否发一发给我呢
谢谢
dbf1982@126.com
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19楼2016-04-02 19:42:43
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zuocuiping

木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
楼主，能不能发一份win版本的软件给我呢
紧急求助哦
非常感谢
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20楼2016-04-05 16:10:06
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zuocuiping

木虫 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
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14楼: Originally posted by renzhi2010 at 2014-01-21 17:07:53
LZ,你好最近我也在尝试用这个软件来计算一些半导体材料的能带，态密度之类的。现在有个估计很简单但是我找不到解决方法的问题，就是 如何确定原子的位置？是通过晶体结构来确定还是其他方法实现？，刚入门，还请多多 ...

你好
你也有这个软件的win版本吗？
能否发送一份给我呢
谢谢
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21楼2016-04-05 16:16:05
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