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xiongxiong5712

新虫 (小有名气)

[求助] 手册中计算能带时k点设置的问题

请教各位大侠,siesta3.1手册上第62页关于能带结构设置看不明白:
手册中计算能带时k点设置的问题
这里举的例子是个面心立方晶格的布里渊区k点,但不明白是怎么取的。
我查了fcc的k点坐标:
手册中计算能带时k点设置的问题-1

怎么手册上不是这样取的啊
比如X点的坐标是手册中计算能带时k点设置的问题-2
手册上怎么是手册中计算能带时k点设置的问题-3?谢谢

[ Last edited by xiongxiong5712 on 2013-7-16 at 15:56 ]
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zhangguangping

木虫 (著名写手)

引用回帖:
6楼: Originally posted by xiongxiong5712 at 2013-07-25 10:07:08
手册上的两种单位只是一个2倍关系,这里手册上和我查的坐标不仅仅是2倍关系这么简单啊。您所指的“这两种表示方法采用的单位不同”,是怎么个不同法呢?谢谢您的回复...

下面的图片是我的一个笔记,你可以参考一下。
手册中计算能带时k点设置的问题-4
弘德明志博学笃行
8楼2013-07-25 11:38:09
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xiongxiong5712

新虫 (小有名气)

怎么没人理我哪位大侠给点提示啊
2楼2013-07-17 05:17:22
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xiongxiong5712

新虫 (小有名气)

有哪位好心人给点提示吗?
3楼2013-07-17 11:05:00
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zhangguangping

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
xiongxiong5712: 金币+5, ★★★很有帮助, 谢谢回复 2013-07-25 10:01:43
手册上的(2.000 0.000 0.000)其实和你的(1,0,0)是等价的点。你说的那个(1/2, 0, 1/2)和(0,1,0)等价。这两种表示方法采用的单位不同。就如同手册上使用的两种单位。
手册上的示例采用的单位是pi/a
弘德明志博学笃行
4楼2013-07-24 23:42:24
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xiongxiong5712

新虫 (小有名气)

引用回帖:
4楼: Originally posted by zhangguangping at 2013-07-24 23:42:24
手册上的(2.000 0.000 0.000)其实和你的(1,0,0)是等价的点。你说的那个(1/2, 0, 1/2)和(0,1,0)等价。这两种表示方法采用的单位不同。就如同手册上使用的两种单位。
手册上的示例采用的单位是pi/a

非常感谢您的回复。后来我考虑了一下,我说说我的看法,您看对不对。X点等在不同晶胞中表示的点是固定的,比如在面心立方中,X表示四边形的中心,但如果倒易空间的坐标系取法不一样,那这些点的坐标肯定不一样,所以就造成了我看到的手册上的坐标和我查到的坐标不一样。不知道我这样理解对不对?再次感谢您的指教。
5楼2013-07-25 10:04:40
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xiongxiong5712

新虫 (小有名气)

引用回帖:
4楼: Originally posted by zhangguangping at 2013-07-24 23:42:24
手册上的(2.000 0.000 0.000)其实和你的(1,0,0)是等价的点。你说的那个(1/2, 0, 1/2)和(0,1,0)等价。这两种表示方法采用的单位不同。就如同手册上使用的两种单位。
手册上的示例采用的单位是pi/a

手册上的两种单位只是一个2倍关系,这里手册上和我查的坐标不仅仅是2倍关系这么简单啊。您所指的“这两种表示方法采用的单位不同”,是怎么个不同法呢?谢谢您的回复
6楼2013-07-25 10:07:08
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zhangguangping

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
6楼: Originally posted by xiongxiong5712 at 2013-07-25 10:07:08
手册上的两种单位只是一个2倍关系,这里手册上和我查的坐标不仅仅是2倍关系这么简单啊。您所指的“这两种表示方法采用的单位不同”,是怎么个不同法呢?谢谢您的回复...

pi/a是采用Lattice Constant a 来作为单位,而另外一个是采用的倒易格矢作为单位的。另个差别非常大。具体的可以参考一下之前的一个帖子:http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=4339821. 面心立方的第一布里渊区是具有对称性的,所以(1,0,0)和(0,1,0)以及(0,0,1)都是等价的吧。另外和(-1,0,0)和(0,-1,0)以及(0,0,-1)也等价。如下图所示。
手册中计算能带时k点设置的问题-5
从图中可以看出,X点的坐标是(1/2,0,1/2)这个是用倒易格式作为基矢的。那么具体的坐标可以这样算:1/2*g1+0*g2+1/2*g3=2pi/a(0,1,0),所以用pi/a做单位就是(0,2,0)
弘德明志博学笃行
7楼2013-07-25 11:11:38
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zhangguangping

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
xiongxiong5712: 金币+5, ★★★★★最佳答案, 非常详细具体,很有耐心,谢谢 2013-07-26 16:13:08
引用回帖:
6楼: Originally posted by xiongxiong5712 at 2013-07-25 10:07:08
手册上的两种单位只是一个2倍关系,这里手册上和我查的坐标不仅仅是2倍关系这么简单啊。您所指的“这两种表示方法采用的单位不同”,是怎么个不同法呢?谢谢您的回复...

SIESTA中计算能带的时候要指定BandLinesScale,也就是说BandLine的单位是什么。

有两个选项:
      pi/a,若是使用这个选项,则需要有LatticeConstant这个标签。其中a是指的LatticeConstant。其中pi/a的单位是1/Bohr(也就说即使你的LattceConstant使用的是Angstrom作单位,这个地方依然会使用1/Bohr作单位)。
     ReciprocalLatticeVectors,若是使用这个选项,不需要有LatticeConstant。同样的,这个选项的单位也是1/Bohr作单位。

下面举一例子来说明这个的用法:
LatticeConstant   5.44 Ang
%block LatticeVectors
0.0   0.5    0.5
0.5   0.0    0.5
0.5   0.5    0.0   
%endblock LatticeVectors

AtomicCoordinatesFormat     ScaledCartesian
%block AtomicCoordinatesAndAtomicSpecies                                                                                                                              
0.00000000   0.00000000    0.00000000   1    Si

0.25               0.25                0.25           1    Si
%endblock AtomicCoordinatesAndAtomicSpecies   

这个是Si晶体的设置,晶格常数使用的是5.44 Angstrom,并且Si晶体是金刚石结构,属面心立方结构。一个原胞中含有两个Si原子。

按照固体物理上,如果设置a为晶体的晶格常数的话,那么面心立方结构的正格子基矢是

a1=a/2(j+k)

a2=a/2(k+i)

a3=a/2(i+j)

上面%block LatticeVectors中就是这么设置的。其中a=5.44 Angstrom.

其倒易格子基矢为:

b1=2π/a(-i+j+k)

b2=2π/a(i-j+k)

b3=2π/a(i+j-k)

因此对于下面倒易空间中O点的计算
%block BandLines
1       0.000   0.000   0.000   \Gamma
100   1.0      0.000    0.000   \O
%endblock BandLines

如果使用的是pi/a选项,那么Gamma点到O点的距离是π*0.529/a=0.305599(1/Bohr),O点的K坐标为:(0.305599,0,0)

如果使用的是ReciprocalLatticeVectors选项,那么那么Gamma点到O点的距离是b1=2*π*1.732*0.529/5.44=1.058626(1/Bohr),O点的K坐标为:0.61068*(-1.0, 1.0,1.0)

按照固体物理上布里渊区高对称点的定义,对于面心立方正格子第一布里渊区常用的高对称点为:

Gamma:2π/a(0,0,0), X:2π/a(1,0,0), K:2π/a(3/4,3/4,3/4), L:2π/a(1/2,1/2,1/2),其中a是正格子的晶格常数。

所以对于上面的X点正确方便的设置是使用pi/a选项,并且设置:

%block BandLines
1       0.000   0.000   0.000   \Gamma
100   2.0      0.000    0.000   \X
%endblock BandLines

如果使用ReciprocalLatticeVectors选项,那么正确的设置应该是:

%block BandLines
1       0.000   0.000   0.000   \Gamma
100   0.0      0.500    0.500   \X
%endblock BandLines
弘德明志博学笃行
9楼2013-07-25 11:43:41
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xiongxiong5712

新虫 (小有名气)

引用回帖:
9楼: Originally posted by zhangguangping at 2013-07-25 11:43:41
SIESTA中计算能带的时候要指定BandLinesScale,也就是说BandLine的单位是什么。

有两个选项:
      pi/a,若是使用这个选项,则需要有LatticeConstant这个标签。其中a是指的LatticeConstant。其中pi/a的单位是 ...

非常感谢您这么细致的回复,很受益。但是有两个地方不太明白,麻烦再指教一下。您在这里说:
.........
因此对于下面倒易空间中O点的计算
%block BandLines
1       0.000   0.000   0.000   \Gamma
100   1.0      0.000    0.000   \O
%endblock BandLines

如果使用的是pi/a选项,那么Gamma点到O点的距离是π*0.529/a=0.305599(1/Bohr),O点的K坐标为:(0.305599,0,0)

如果使用的是ReciprocalLatticeVectors选项,那么那么Gamma点到O点的距离是b1=2*π*1.732*0.529/5.44=1.058626(1/Bohr),O点的K坐标为:0.61068*(-1.0, 1.0,1.0)
........
这里面不明白为什么如果使用的是pi/a选项,那么Gamma点到O点的距离是π*0.529/a=0.305599(1/Bohr),这里这个0.529是怎么来的,怎么不直接就是π/a呢?还有后面b1=2*π*1.732*0.529/5.44=1.058626(1/Bohr),这里的1.732*0.529是怎么来的呢?
不好意思见笑了,还请再次指教。谢谢
10楼2013-07-26 16:17:15
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