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shiyu_xueshu新虫 (小有名气)
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掺杂后DOS图解释，急求 已有2人参与
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各位大侠： 之前我也曾发表过一个类似的贴子，结果没有人回复，也不知道是肿么回事？我是用VASP对Fe2O3中的间隙H掺杂进行研究，掺杂后利用origin画出来的DOS图如下图所示，不知道怎么解释费米面附近的变化啊！急求比较懂的高人帮忙解答一下，我自己也在尽力的寻找解决办法。多谢！  超胞对比图1.jpg |
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shiyu_xueshu
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shiyu_xueshu: 回帖置顶 2014-09-02 20:11:34
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侯老师，按照你的建议，我做了一些工作确实有重大发现。我做了与H靠近的O和与该O靠近的Fe的DOS图，如下所示： 从此图可以看出，H的s态确实与O的p态有重叠，如你所说的一样。我也做了H掺杂前后的与H最近邻的Fe的DOS图，如下图所示： 结果发现，这个Fe原子确实是最值得关注的。它的态本来主要在导带，掺杂后就去了价带顶，并且更局域了，同时正是这一个Fe原子的态 导致了H掺杂后总DOS图中的那个杂质态。 bader 分析结果表明， Atom charge POTCAR 得失电子 化合价 H 0.3746 1 失0.74e 约为+1价 O 7.2758 S2p4 得1.3e 约为-2价 Fe 6.6412 d7s1 失1.4e 约为+3价 这就是我得到的结果。Fe—-O键，以及O-—Fe—-O键角在掺杂前后也确实发生了变化。但我还是不能明白，H的加入影响了Fe的晶体场，Fe得电子了，为什么Fe的态就会跑到价带顶呢？多了这个杂质态，晶体的导电性为什么就变好了呢？（这是我实验上的结果）看半导体能带理论看了很久，还是自己没法说服自己。希望你再帮我指导指导，谢谢！  与H最近邻的O、Fe和H原子自身DOS图.jpg  与H最近邻的Fe掺杂前后DOS对比图.jpg |
15楼2014-08-26 21:10:42
shiyu_xueshu
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shiyu_xueshu: 回帖置顶 2014-09-02 20:11:27
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我前边的bader电荷分析是有问题的，我应该用掺杂后的与掺杂前的Fe2O3的bader电荷对比，而不是与POTCAR对比。所以我重新组织了一下，如下边所示： 原子 charge（空白样） charge（掺杂样） 得失电子 H 1 0.37 失0.63e O 7.17 7.28 得0.11e Fe 6.24 6.64 得0.4e 也就是说与H最近邻的O和Fe 都是得电子的，且得电子数与H失电子数几乎一致，是不是就认为H失去的电子都被这两个原子得到了，排列在它的轨道上。但是为什么Fe的态从导带迁移至价带顶呢？并且我测量后得到，在掺杂后与此Fe关联的Fe—-O键长和Fe——O——Fe键角确实都发生了变化，但仍然是八面体配位场。这些结果综合在一起，我还是想不太明白，半导体物理看了很多还是一些皮毛，希望侯老师如果不忙的话帮我再解答一下，万分感谢！ |
16楼2014-09-02 20:10:46
shiyu_xueshu
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2楼2014-07-21 15:02:19
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4楼2014-07-22 20:43:16
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我这次做的是间隙H掺杂Fe2O3，下图a是空白的Fe2O3超胞，上图b是掺杂H之后的Fe2O3的DOS图。可以看到掺杂后带隙减小。通常解释带隙减小，我看的最多的是替代型（替换一个原子）掺杂的理论研究，就是说在费米面附近出现了杂化能级，并且是杂质原子贡献的。但我的这个体系做的是间隙掺杂，并且H的DOS的贡献（从图中可以看到，红色的那条线，右边是其纵轴）是在价带下部，不在费米面附近，就不能套用这种杂化理论去解释。但我的结果表明，带隙减小，费米面附近确实出现了一个分出来的新峰，这个峰怎么解释？如果最好能由此说明带隙减小的原因，就最好了。谢谢！对了，我在计算的过程中有加自旋，自认为计算过程应该没问题。希望您听懂我表达的意思了，能指教指教我，不甚感激。谢谢！ |
5楼2014-07-23 15:25:43
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感谢参与，应助指数 +1
fzx2008: 金币+3, 谢谢指导 2014-07-23 19:38:13
shiyu_xueshu: 金币+20, ★★★很有帮助, 谢谢帮助 2014-07-24 09:04:20
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不能说是能带减小了。带隙中的峰来自你掺杂的H导致的缺陷态，费米能级"钉扎"在缺陷能级了。 你的H间隙靠近什么原子？从你的DOS图来看，似乎是靠近Fe原子。你检查H在不同间隙位置了吗？比较它们的稳定性了吗？ 另外你的H间隙浓度是多少？简单的拿出一张图，不能描述清楚问题。 |
6楼2014-07-23 17:01:33
shiyu_xueshu
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valenhou001
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8楼2014-07-24 09:06:40
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好的，谢谢侯老师。我前边表述的确实挺混乱的，只有我自己明白。原始问题是240个原子的超胞加一个间隙H得到的结果，间隙的位置是我随便加的，我也觉得不严谨。不过我同时也做了Fe2O3单胞30个原子加一个间隙H的结果了，如下图所示，这个图严谨些，也许我们可以拿来讨论一下。 此图中，a是30个原子的Fe2O3单胞的DOS图，b是间隙位置加了一个H的Fe2O3单胞的DOS图。 1、掺杂浓度为1/30,即3.3% 2、我分别计算了四面体间隙加H和八面体间隙加H的形成能，发现四面体间隙更稳定。结合计算的四面体间隙大小，八面体间隙大小，以及H原子的大小，也认为在四面体更稳定。所以此图对应的H是在四面体间隙位置。 3、Fe2O3中的四面体间隙是由4个O形成的，我就是在任意一个O上连了一个H（用MS实现的），然后用vasp优化计算的。所以我认为应该是H离O最近吧？我也不太确定。这个离哪个原子最近您是根据什么方法判断的呢？ 4、最后单胞加H的图形看起来也是类似于超胞加氢，还是费米面附近的缺陷态能级的问题，似乎H的贡献还是在价带下方，我不知道怎么去理解。 5、并且在加H之后，磁性也发生了变化。我给您看看加H之后的上下自旋态密度图。所以这些曲线是不是能结合在一起分析费米能级处能级的变化以及带隙的变化？ 问题有点多，谢谢您的倾听和解答。  单胞掺杂对比20140724.jpg  单胞加H后总DOS上下自旋对比图.jpg |
9楼2014-07-24 15:51:12
valenhou001
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"从你的DOS图来看，似乎是靠近Fe原子." 这个评论有点不正确。 态密度显示H间隙原子靠近O，因为你的态密度图中，H的s态与O的p态有重叠。 建议你画出与H靠近的O以及与该O靠近的Fe原子的分波态密度。那个带隙中的杂质态，是因为H间隙影响了与之相邻的O原子的价态，以及Fe的晶体场，从而与该O相邻的Fe的价态也略有变化。你可以先看未掺杂H间隙前，Fe2O3中的Fe是什么配位场（四面体、或八面体等，这个从原子结构就可以大致看出来的），以及画出Fe原子的分波态密度。另外对比这个这个特定Fe原子（即与H靠近的O以及与该O靠近的Fe原子）的Fe-O键长、O-Fe-O键角在H间隙掺杂前后的变化。 还有，你也可以做个Bader charge analysis，看这个特定Fe原子的电荷有无变化，若有变化，变化大致是多少。通过这些就可以大致分析出那个带隙中杂质态的起源。 |
10楼2014-07-24 16:21:41
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