中科大 Materials Studio 培训教程

CASTEP 的 弹 性 常 数 计 算 任 务 的 结果以一批.castep输出文件的形式 给出。这些文件中的每一个文件都 代表确定的晶胞在假设的应变模式 和应变振幅下的几何优化运行结果。 这些文件的命名约定为： seedname_cij__m__n 。 对 于 给 定 的 模式来说，m代表当前的应变模式，
结构计算出Cij数据。尽管如此，如果我们完成晶胞的几何优化，可以获得
更多相容的结果，进而计算与理论基态对应的弹性常数。
弹性常数的精确度，尤其是切变常数的精确度，主要取决于SCF计算的 品质，特别是布里渊区取样和波函数收敛程度的品质。所以我们设置SCF、 k点取样和FFT格子的精度为Fine。
首先导入BN结构
3 弹性常数文件的描述 对于这种点阵类型，需要考虑两种应变模式(本教程只计算了一种)。对
于每一种应变模式，都有一个计算出的应力的总结(由各自的.castep文件得 到)。
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Elastic constants from Materials Studio: CASTEP
在 菜 单 栏 中 选 择 File/
Import
，
从
structures/semiconductors 中
选 中 BN.msi ， 按 Import 按 钮 ，
Fra Baidu bibliotek
输入BN的晶体结构，见右图。
为了节省计算时间，由
Build / Symmetry /
Primitive Cell将此
conventional representation
n代表当前的应变振幅。
仅取一种应 变模式
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CASTEP可以使用这些结果来分析每一个运行计算出来的压力张量，产生
一个有关弹性性质的文件。
从工具栏中选择CASTEP
工具，然后选择Analysis或者从菜单栏
中选择Modules | CASTEP | Analysis。
从属性清单中选择Elastic constants，从BN 的弹性常数计算工作中得到的结果文件BN.castep应 自动显示在Results file选框中。按下Calculate按 钮。计算结束后产生一个新的文档BN Elastic Constants.txt。
按下more按钮，选中Optimize cell。 关闭CASTEP Geometry Optimization对话 框。
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选 择 Electronic 标 签 ， 按 下 More... 按 钮 以 得 到 CASTEP Electronic Options 对 话 框 。 把 Derived grid 的 设 置 从 Standard 改 为 Fine 。 关 闭 CASTEP Electronic Options对话框。
选择Job Control标签，设定本地机运算。 按下CASTEP Calculation对话框中的Run按钮。
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优化之后，此结构的晶胞参数应为a=b=c=2.574Å。现在我们可以继 续计算优化结构的弹性常数。
或按右键显示
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2. 计算BN的弹性常数
BN CASTEP GeomOpt/BN.xsd处
使用CASTEP计算BN的弹性常数
目的： 使用 CASTEP 计算弹性常数 模块： Materials Visualizer, CASTEP 前提： 已使用first principles预测了AlAs的晶格常数
背景: 当前，可应用于大周期性体系的密度泛函理论（DFT）取得了显著的
进展，已经成为解决材料设计、加工中难题的有效方法。人们依据这个理 论可以使解释实验数据，预测新晶体的结构、结合能和表面活性等基本性 质。这些工具可以用来指导设计新材料，允许研究人员理解基本的化学和 物理过程。 绪论:
转化为primitive
representation.
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现在设置几何优化
从工具栏中选择CASTEP工具
，
然后从下拉列中选择Calculation（或从
菜单栏中选择Modules / CASTEP /
Calculation）。
CASTEP Calculation对话框见右图：
在Setup标签中，把Task设置为 Geometry Optimization，把Quality 设 置为Fine，并且把Functional设置为GGA and PW91。
=============================================== Summary of the calculated stresses
********************************** Strain pattern: 1
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此文档中的信息包括： *输入的应变和计算出的应力的总结 *每一种应变模式线性拟合和拟合质量的计算结果 *给定对称性下计算出的应力与弹性常数之间的对应 *弹性常数Cij和弹性柔量Sij的表格 *导出量：体积模量和其倒数、压缩系数、杨氏模量、 Poisson比、 Lame 常数(用于模拟各向同性介质)
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于激活状态。选择CASTEP Calculation对话框中的Setup标签， 从Task的下拉清单中选择Elastic Constants。
按下More...按钮，CASTEP Elastic Constants对话框见右图。
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将Number of steps for each
strain由4增加为6，按Run运行。
Current amplitude: 1
Transformed stress tensor (GPa) :
-4.990578 0.000000 0.000000 0.000000 -6.907159 Cu06r0r..e.990n500t380a260m15085p0litude0: .2953658 Transformed stress tensor (GPa) : -5.949042 0.000000 00..000000000000 -7.093625 提供了应力，070..应.050970变41032的006037组0 成和0弹.5性71常30数7张量之- 间联系的所有信息。在 这一阶段，每一个弹性常数均有一个简洁的指数代表而不是由一对 ij指数代表。稍后会在文件夹中给出压缩符和常规的指数标定之间 9
在本教程中，将学习如何使用CASTEP来计算弹性常数和其他的力学 性能。首先我们要优化BN立方晶体的结构，然后计算它的弹性常数。 本指南主要包括以下内容：
1 优化BN立方晶体的结构 2 计算BN的弹性常数 3 弹性常数文件的描述
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1. 优化BN立方晶体的结构
在计算弹性常数之前并不一定要进行几何优化，可以由实验观测到的