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北京石油化工学院2026年研究生招生接收调剂公告
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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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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?
10楼2013-07-11 19:24:50
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查看全部 21 个回答

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 ]
2楼2013-02-09 11:35:37
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板凳。。。关注ing
3楼2013-02-11 22:59:33
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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?
5楼2013-07-11 16:55:56
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