第一性原理方法计算半导体硅的能带结构

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赝势文件POTCAR，选用PAW-GGA中的PBE势 四个输入文件准备就绪后，键盘输入qsub vasp.pbs 命令， 就可运行VASP。 经过静态自洽计算，我们可以得到自洽 后的电荷密度文件CHGCAR和波函数分布文件WAVECAR
(2) 接着进行硅能带结构的计算 INCAR文件中的一些设置需要改动： ISTART=1 ! 接着计算 ICHARG=11 ！保持静态自洽计算得到的电荷密 度和波函数不变 LCHARG=.FALSE. ！不写电荷密度 LWAVE=.FALSE. ！不写波函数
实验步骤
KPOINTS文件： Auto 0 M ！采用自动的Monkhorst-Pack K点选取方式 4 4 4 0 0 0
POSCAR文件： Si 5.4 0.5 0.5 0 0 0.5 0.5 0.5 0 0.5 Selective dynamics Direct 0.00 0.00 0.00 0.25 0.25 0.25
实验步骤
更改KPOINTS文件，在倒空间中采用线性撒点模式，选取 一些高对称点： k-points along high symmetry lines 10 Line-mode rec 0 0 0 ！gamma 点 0.5 0.5 0.5 ！L点 0 0 0 ! gamma 点 0.5 0.5 0 !K点 准备就绪后，键盘输入qsub vasp.pbs命令，运行VASP
实验步骤
• 1. 首先，用MS modeling软件构建硅原胞的模型。硅晶体 是金刚石结构，在计算中采用的是它的原胞fcc结构，共 含有两个硅原子；
硅晶体呈金刚石结构
硅的原胞呈fcc结构
实验步骤
2. 运行VASP需准备四个输入文件：
INCAR
KPOINTS
POSCAR POTCAR 一个执行文件：vasp.pbs。
思考题
பைடு நூலகம்
•
1. 将截断能的数值提高，对能带计算结果有什么样的影 响？ • 2. 计算能带结构时加大K点取值对计算结构有什么影响？
湘潭大学物理学专业基础课 计算物理及其应用
计算的硬件条件和软件条件
•
1．硬件：计算终端－曙光天潮4000高性能计算集群，客 户端－实验室PC机； • 2．软件：VASP 4.6软件包，数值作图软件origin等
实验要求
• 1．学习晶体硅模型的搭建； • 2．学习VASP程序输入文件的设置； • 3. 学习计算结果EIGENVALE本征值文件的处理，学会 用ORIGIN软件作图； • 4. 要求学生独立完成计算，能够在计算过程中适当地了 解一些科研过程，培养发现问题、分析问题和解决问题的 能力；
第一性原理方法计算半导体硅的能带结构湘潭大学物理学专业基础课计算物理及其应用材料与光电物理学院目录?一实验目的?二实验内容?三计算的硬件条件和软件条件?四实验要求?五实验步骤?六实验报告要求?七思考题实验目的?1
湘潭大学物理学专业基础课 计算物理及其应用
第一性原理方法计算半导体硅的能带结构
材料与光电物理学院
实验步骤
• 3. 能带计算后，会得到一个EIGENVALE本征值文件。将 本征值文件数据处理后导入ORIGIN画图软件中便可视化， 就会得到所需的能带结构图。
实验报告要求
• 1. 每人独立完成一份实验报告； • 2. 按照实验步骤操作、数据处理等得到能带结构图后分析 能带结构； • 3. 指出本人计算过程中存在的问题，并提出改进方案；
实验步骤
3. (1) 首先进行静态自洽计算 在输入文件INCAR中设置： SYSTEM = Si ！体系名称 ENCUT = 400 ！设置截断能 ISTART = 0 ！新的开始 ICHARG = 2 ！按原子密度来构造初始电荷密度 ISMEAR =0 ！采用高斯方法进行Smearing SIGMA=0.1 ! 收敛宽度 EDIFF = 1E-6 ！控制总能的收敛标准 PREC = Accurate ！计算精度控制 LREAL=.FALSE. ! 倒空间投影 LCHARG=.TRUE. ! 写出电荷密度 LWAVE=.TRUE. ! 写出波函数
目录
• • • • • • • 一、实验目的 二、实验内容 三、计算的硬件条件和软件条件 四、实验要求 五、实验步骤 六、实验报告要求 七、思考题
实验目的
• 1．学会构建硅原胞模型； • 2．了解第一性原理计算方法； • 3．熟悉计算结果中硅能带结构的分析。
实验内容
• 运用第一性原理计算软件VASP计算半导体硅能带结构。