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nightbai

木虫 (著名写手)

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[资源] 【分享】Computational Quantum Mechanics for Materials Engineers (2007 Springer)

在网上搜索到一本不错的书，Springer在2007年出版，特发到小木虫上共享给大家。此书主要叙述了基于量子力学的计算与模拟，先是介绍了各种计算的方法，接着给出了很多应用的实例，实例的说明较为充分和详细，感觉这本书更侧重于应用，我觉得应用的例子是此书很大的亮点，不像很多书只提理论，不结合具体应用，让学习的人半天摸不到头脑。具体的目录我copy在下面了，大家可以看一看，全书共238页，大小为2.72M，不像有的外文书很长，让人望而生畏，所以此书作为计算模拟的辅助参考还是很方便很简洁的。喜欢的话，可以去后面的链接处下载，资源不会过期，先来的后到的都能下载。

Computational Quantum Mechanics for Materials Engineers

Contents

Part I The Method
1 Basics of Electronic Structure Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1 Density Functional Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Methods for Solving the Kohn.Sham Equations . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 Chemical and Magnetic Disorder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 Resum′e of the EMTO Method . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.4.1 The Present Monograph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.4.2 Genuineness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.4.3 The EMTO Program Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2 Exact Muffin-tin Orbitals Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 The Exact Muffin-tin Orbitals Formalism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.1 Optimized Overlapping Muffin-tin Wells . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.2 Exact Muffin-tin Orbitals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.1.3 Kink Cancelation Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.1.4 Overlap Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.5 The Fermi Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2 Electron Density . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3 The Poisson Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.1 Spherical Cell Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3.2 The Effective Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.3 Potential Sphere Radius sR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3 Slope Matrix . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1 Inhomogeneous Dyson Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.1 The High.Low Off-diagonal Slope Matrix . . . . . . . . . . . . 40
3.1.2 Energy Derivatives of Sa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2 Hard Sphere Radius aR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.3 Real Space Cluster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.4 Numerical Determination of the Slope Matrix . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.4.1 Systems with Narrow Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.4.2 Systems with Wide Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.4.3 Two-center Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

4 Full Charge Density Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.1 Shape Function Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.1.1 Numerical Calculation of the Shape Function . . . . . . . . . 61
4.1.2 The l-convergence of the Shape Function . . . . . . . . . . . . . 65
4.2 The FCD Total Energy. . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.2.1 Kinetic Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.2.2 Exchange-correlation Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
4.2.3 Intra-cell Electrostatic Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.2.4 Inter-cell Electrostatic Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2.5 Electrostatic Interaction of Neighboring Cells . . . . . . . . . 71
4.2.6 The l Summations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5 The EMTO-CPA Method. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.1 Coherent Potential Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
5.2 Fundamentals of the EMTO-CPA Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.2.1 Average EMTO-CPA Green Function . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.2.2 Full Charge Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
5.2.3 The EMTO-CPA Effective Potential . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.2.4 The EMTO-CPA Total Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.3 EMTO-CPA Method versus Other CPA Methods . . . . . . . . . . . . 93

Part II Applications

6 Ground-state Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.1 Equation of State . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6.2 Single Crystal Elastic Constants . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 101
6.2.1 Numerical Calculation of the Elastic Constants . . . . . . . . 103
6.3 Polycrystalline Elastic Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
6.3.1 Averaging Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
6.4 Surface Energy and Stress . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
6.4.1 Numerical Calculation of the Surface Energy and Stress 116
6.5 Stacking Fault Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6.5.1 Numerical Calculation of the Stacking Fault Energy . . . 118
6.6 Some Ideas about the Atomistic Modeling of the Mechanical
Properties of Alloys . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6.7 Recommendations for EMTO Calculations . . .. . . . . . . . . . 121

7 Ordered Solids . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.1 Simple and Transition Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.1.1 Equilibrium Bulk Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
7.1.2 Vacancy Formation Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
7.1.3 Surface Energy and Stress of Transition Metals . . . . . . . . 132
7.2 Non-metallic Solids . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
7.2.1 Equation of State for Selected Semiconductors and
Insulators . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
7.2.2 Elastic Properties of Solid Helium under Pressure . . . . . 137
7.2.3 The Magnesium-silicate and Scandium-aluminate
Perovskites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.3 Transition-metal Nitrides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

8 Binary Alloys . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
8.1 The Single-site Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
8.2 Light Metal Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
8.2.1 Aluminum.Lithium Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
8.2.2 Other Aluminum-based Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
8.2.3 Magnesium.Aluminum Diboride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
8.3 Hume.Rothery Alloys . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
8.3.1 Copper.Zinc Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
8.3.2 Cubic Silver.Zinc Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.3.3 Hexagonal Silver.Zinc Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4 Binary Transition-metal Alloys . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . 173
8.4.1 Iron.Magnesium Alloys at High Pressure . . . . . . . . . . . . 173
8.4.2 Elastic Constants of Vanadium.Niobium Alloys . . . . . . . 175
8.4.3 Ferromagnetic Fe-based Binary Alloys . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.4.4 Paramagnetic Fe-based Binary Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.5 Cerium.Thorium Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
8.6 Surface Concentration Profile . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . 184

9 Iron.chromium.nickel Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
9.1 Modeling the Alloy Steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
9.2 Elastic Properties of Alloy Steels . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 191
9.2.1 Elastic Constants of FeCrNi Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
9.2.2 Elastic Property Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9.2.3 Quaternary FeCrNi-based Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
9.2.4 Misfit Parameters of FeCrNiM Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . 198
9.3 Stacking Fault Energy of Alloy Steels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
9.3.1 Theoretical Stacking Fault Energy versus
Experimental Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
9.3.2 Magnetic Stacking Fault Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

Part III Auxiliary Material

A Exchange-correlation Approximations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
A.1 Local Density Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
A.2 Generalized Gradient Approximation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
A.3 Local Airy Gas Approximation . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 213
B Mathematical Relations . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 215
B.1 Real Harmonics . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . 215
B.2 Rotation Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . 217
B.3 Bessel and Neumann Functions . . . . . . .. . . . . . . . . . 217
B.4 Residue Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 219
C Self-consistent Total Energy Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
C.1 Numerical Details for Chapter 7 . . . . . . . . . . . . . . 221
C.2 Numerical Details for Chapter 8 . . . . . . . . . . . . . . 222
C.3 Numerical Details for Chapter 9 . . . . . . . . . . . . . . 222
References . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

下载地址：http://www.namipan.com/d/d8409ff ... 2604d5e01516d882b00
注：下载时会提示输入密码，密码为123.希望这本书能给大家的学习实验带来一定的帮助，o(∩_∩)o...
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[ Last edited by nightbai on 2008-8-27 at 00:57 ]

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