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375642546木虫 (正式写手)
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固体物理和MS学习 已有28人参与
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化学出身，学习固体物理和MS有二十来天了，感觉比较迷茫，特此开贴：一来记录自己的学习历程，二来请各位老师同学指点，三来敦促自己加快进度。老板布置下任务要研究无机晶体异质结。初期感觉毫无头绪，后来听说需要固体物理知识，便买了黄昆先生的《固体物理学》，由于本人数学物理基础较差，看了两章多就完全看不懂了。于是，跑到图书馆借了本阎守胜先生的《固体物理导论》，更看不明白了。后来，有网友推荐了kittel的《Introduction to solid state physics》，我分别得到了中英文版本，最近对照着看这两本书，暂时还没遇到不可逾越的困难。因为后面有老板追着，《固体物理》只能抽空学，文献和MS也不敢落下。经过一番焦头烂额，最近终于知道该干点啥了，大体浏览了MS的help，就开始学习castep模块了。 （一）学习搭建初始结构。 （1）先跟着MS->Tutorials->CASTEP tutorials下做了一遍“Predicting the lattice parameters of AlAs from first principles”这个练习，基本上无脑下一步，收获甚微。参考说明书，自己动脑重做一遍。AlAs的space group是F-43m（需要补充空间群的知识），建好的晶格属于立方晶系。接下来需要add atoms了，这一步的困难是不理解fractional coordinates，只能先死搬硬套说明书了。加入Al原子后发现，该体系的布拉伐格子为“面心立方”。加入As后发现，通过对称操作，显示了本单元胞内所有原子和相邻单元胞的一些相关原子。相邻晶胞的原子需要通过rebuild crystal来除掉。除掉相邻晶胞的原子后的晶体单元看起来漂亮多了，看来，Rebuild Crystal这个工具不可小觑哦。现在得到了一个类似Zinc blende的结构。将惯用晶胞转化为原胞。Ok了，一个简单的AlAs原胞已经搭建成功。 （2）为了加强理解与记忆，决定搭建一个与MS说明书中练习的AlAs晶体差别较大的晶体，于是选定了纤锌矿ZnS结构。首先，从文献progress in Materials Science, 2011,56,175-287中找到了它的lattice parameters：a=b=3.82埃，c=6.26埃，Z=2(space group=P63mc)，其中Z=2表示一个晶胞中有两个不对称单元。后来发现，Wikipedia中也可以查到纤锌矿ZnS的lattice parameters。依葫芦画瓢搭建了一个Wurtzite Zinc结构，Fig 1。在搭建过程中，感觉好像理解了什么是分数坐标（见段尾）。为了便于其它虫虫指正或者参考，这里给出纤锌矿ZnS的分数坐标，Zn（1/3,2/3,0），S(1/3,2/3,3/8)。我这些分数坐标都是通过初等几何算出来的，不知道其他虫虫有没有其它高明的手段，还请赐教。老实说，如果不参考ICSD数据库，这个构型我是搭不出来的。总的来说，搭建构型是一个非常基础，看起来简单实际上需要大量练习的活儿。  Fig 1.PNG PS: Fractional coordinates：我的理解是在以a，b，c为基矢的坐标系统中，原子的中心位置相对于origin的坐标。也可以参考Wikipedia中的解释。 （3）搭建hBN。看到求助帖http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=6121829&fpage=1。拿来作为练习吧。这位网友想必是个粗心的人，给出来的晶格参数诸多笔误。首先建立一个project，点击File->new建立一个3d文档。点击主菜单build->crystal->build crystal，打开build crystal对话框，在space group选项卡下的enter group选项下输入194按Tap键，在lattice parameters选项卡下的lengths下的a和c选项框内分别输入2.505和6.625（不知道网友jycyz2008给出的结构参数是否准确），点击build建立晶格。建好晶格后，如图2所示，分别加入B和N原子，即可得到hBN的晶体结构，对其进行rebuild，即得到如图3a所示的结构。建立一个2x2x1的超晶胞。如图3b所示。  图2.PNG  图3.PNG （4）如果想用MS研究表面或者界面问题就得学习layer builder了。这个例子在MS->Tutorials->Visualizer totorials下，标题为“using the layer builder”。想要学习的童鞋，可以找这个例子跟着做。第一个例子是，搭建一个Si的孪晶，只需要四步即可。第一，搞清楚是哪两个晶面相互连接，然后使用build->surface->cleave surface劈出想要的晶面。第二步，使用build layers工具，将得到的两个晶面放到同一个.xsd文件内。第三步，将放在同一个.xsd文件内的两个晶面摆放或者对齐，为下一步将它们链接起来做准备。第四步，将两个晶面链接起来，删去多余原子。ok 第二个例子是Fe-polymer-Fe layer，大同小异。 (5) 文献JPCC 2012，116，6383里的Ag掺杂ZnO的例子还不错，比较简单。学着搭建了interstitial site（间隙位）掺杂的情况。  Fig 4.PNG [ Last edited by 375642546 on 2013-7-29 at 16:27 ] |
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