第一性原理计算软件的使用
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点击“Path”按钮，就可以得 到在布里渊区路径的对话框。 可以增加或减少能带结构的路 径。
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基态能量与电子结构的计算
点击“Density of States”之后， 出现态密度计算的选项，可以选 到计算PDOS。
点击“More”按钮后，可以进一 步设定K点的取值，或者指定交 换关联函数。
点击“Optical Properties”后，可 以计算光学性质，各种选项的与 态密度计算相同。
计算材料学
3.第一性原理计算软件的使用 2013年8月30日
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本课提纲
本节课将以Material Studio中的CASTEP模块为例，向同 学位介绍第一性原理的使用方法。 Material Studio的界面 基态能量与电子结构的计算 晶体结构驰豫 计算结果分析
.
1. Material Studio的界面1
File菜单用来进行项目管理，包括新建，打开和保存项 目和窗口，导入、导出原子结构模型和其他文件。
View菜单用来调整界面上工具条和窗口的显示和隐藏， 可以根据需要进行调整。
Modify可以用来调整个原子结构，如修改原子，成键， 化学键杂化状态，调整电荷和电子态，设定原子运动的 约束条件。
Build菜单可用来构建原子结构模型，调整晶体结构的 对称性等。
Material Studio的主界面是一种典型的图形化界面，包 括菜单栏，工具栏，主窗口，项目(Project)窗口，属性 (Properties)窗口和作业调度(Jobs)窗口。
工具栏中的工具条的数量可以通过View菜单来调整，工 具条的位置可以通过工具条来拖放；对当前窗口不起作 业的工具条呈灰色状态。
“Run in parallel on”是指要用几个进程来进行计算。双 核超线程的计算机上可以选4个进程。
换关联函数，现在选取GGA 和PBE； • 因为ZnO是不带电的非磁性 的绝缘体，下面的几个复选 框可以不选。
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基态能量与电子结构的计算
在Electrtonic选项卡上，大部分的参数由前面的选择 自动给出，可以不改。具体的可以按“More”按钮 进行进一步设定。
电子结构计算的设定共有四个选项卡，分别为Basis， SCF，K-point和Potential。
Tool菜单提供了一些常用的小工具，帮助处理计算中的 一些问题。
Module列出了Material Studio中所有的模块，以及对他 . 们的操作。
Material Studio的界面
主窗口是一个多文档窗口，可以容纳其他各种窗口，如 原子结构窗口，各种图表窗口，文本窗口等。
各种不同类型的窗口激活不同的工具条，而激活的工具 条可以对窗口进行操作。
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基态能量与电子结构的计算
可以计算极化率、红外与Raman谱。，系统类型可以是 晶体、分子。如左下图所示。
也可以计算占据数，可以计算每个能带的占据数。
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基态能量与电子结构的计算
在“Job Controal”选项卡上，可以设置作业如何在服务 器上运行。
“Gateway location”是指在哪台计算机上运行，在本机 上运行就选“My Computer”。
除了主窗口外的三个窗口也可以通过View菜单来显示和 隐藏。
项目窗口管理第一性原理计算的所有文件，包括原子模 型，计算条件设定，计算结果等。
属性窗口可用来显示和修改当前窗口中对象的属性。 作业调度窗口显示正在进行的计算作业的状态，可以用 . 来中断提交的计算。
Material Studio的界面
属性菜单显激活窗口中选中元素的属性。可以显示属性 值，也可以进行修改
可以用Window菜单对主窗口进行操作，如各种排列方 式，图标化显示，关闭窗口等。
在原子结构窗口，按住鼠标左键用于选取原子结构图中 的单元，如原子，键等，按住鼠标右键拖动可以对模型 进行旋转，以便更好地观察。
可以用测量工具测量原子结构中的原子间距，夹角，扭 . 角等。
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基态能量与电子结构的计算
电子结构计算设定的Basis选项卡 上，可以设定基组的能量截断值， 也即基组的大小。
可以设定FFT变换的网格的密度。 设定基组修正的方法。
在SCF选项卡上，可以设定SCF计 算的收敛判据，如能量变化量， 循环次数；
还可以设定电荷密度混合的参数 和方法。点击“More”按钮有更 多的选项。
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基态能量与电子结构的计算
Properties选项卡用来选取在第一性原理的计算中要计 算的物理量。每几物理量还有对应的参数可以选择。
点击“Band Structure”后，下 面出现能带计算的参数，如空 带数量，K点网格。
点击“More”按钮后出现更 细的选项，如指定交换关联函 数，和设定K点路径。
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基态能量与电子结构的计算
在K-pointswk.baidu.com项卡上，可以设定 K点的选取参数，只计算Gamma 点，由Quality等级自动给出， 指定间隙，或直接指定网格的 数量。还可以设定原点的漂移。
在Potential选项卡上，可以选择 赝势参数。赝势的类型有二种： Norm-Conserving和Ultrasoft。势 的表象可以在实空间（real 空 间），也可以在倒易空间 （Reciprocal space）。
Material Studio的界面
主窗口中三种窗口： 原子结构窗口 K空间窗口，显示 了与原子结构对应 的K空间的单胞和 计算能带结构的路 径。 CASTEP计算的主 输出文件，列出了 计算参数，计算过 程，大部分的算结 果。
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基态能量与电子结构的计算
下面以ZnO为例，显示基态能量计算的方法，以及得 到的电子结构和物理性质的结果。计算步骤如下： 1. 导入模型：从CASTEP提供的原子结构中导入ZnO的 原子结构文件，如图所示。
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基态能量与电子结构的计算
2. 设置计算参数：按CASTEP模块下的Calculation选项，弹 出计算条件设置对话框。
在Setup选项卡上： • 在Task下拉框中选择Energy，
表示计算基态能量； • 在Quality下拉框中选择Ultra-
fine，代表高精度的计算； • 在Functional下拉框中选择交
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基态能量与电子结构的计算
点击“Density of States”之后， 出现态密度计算的选项，可以选 到计算PDOS。
点击“More”按钮后，可以进一 步设定K点的取值，或者指定交 换关联函数。
点击“Optical Properties”后，可 以计算光学性质，各种选项的与 态密度计算相同。
计算材料学
3.第一性原理计算软件的使用 2013年8月30日
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本课提纲
本节课将以Material Studio中的CASTEP模块为例，向同 学位介绍第一性原理的使用方法。 Material Studio的界面 基态能量与电子结构的计算 晶体结构驰豫 计算结果分析
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1. Material Studio的界面1
File菜单用来进行项目管理，包括新建，打开和保存项 目和窗口，导入、导出原子结构模型和其他文件。
View菜单用来调整界面上工具条和窗口的显示和隐藏， 可以根据需要进行调整。
Modify可以用来调整个原子结构，如修改原子，成键， 化学键杂化状态，调整电荷和电子态，设定原子运动的 约束条件。
Build菜单可用来构建原子结构模型，调整晶体结构的 对称性等。
Material Studio的主界面是一种典型的图形化界面，包 括菜单栏，工具栏，主窗口，项目(Project)窗口，属性 (Properties)窗口和作业调度(Jobs)窗口。
工具栏中的工具条的数量可以通过View菜单来调整，工 具条的位置可以通过工具条来拖放；对当前窗口不起作 业的工具条呈灰色状态。
“Run in parallel on”是指要用几个进程来进行计算。双 核超线程的计算机上可以选4个进程。
换关联函数，现在选取GGA 和PBE； • 因为ZnO是不带电的非磁性 的绝缘体，下面的几个复选 框可以不选。
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基态能量与电子结构的计算
在Electrtonic选项卡上，大部分的参数由前面的选择 自动给出，可以不改。具体的可以按“More”按钮 进行进一步设定。
电子结构计算的设定共有四个选项卡，分别为Basis， SCF，K-point和Potential。
Tool菜单提供了一些常用的小工具，帮助处理计算中的 一些问题。
Module列出了Material Studio中所有的模块，以及对他 . 们的操作。
Material Studio的界面
主窗口是一个多文档窗口，可以容纳其他各种窗口，如 原子结构窗口，各种图表窗口，文本窗口等。
各种不同类型的窗口激活不同的工具条，而激活的工具 条可以对窗口进行操作。
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基态能量与电子结构的计算
可以计算极化率、红外与Raman谱。，系统类型可以是 晶体、分子。如左下图所示。
也可以计算占据数，可以计算每个能带的占据数。
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基态能量与电子结构的计算
在“Job Controal”选项卡上，可以设置作业如何在服务 器上运行。
“Gateway location”是指在哪台计算机上运行，在本机 上运行就选“My Computer”。
除了主窗口外的三个窗口也可以通过View菜单来显示和 隐藏。
项目窗口管理第一性原理计算的所有文件，包括原子模 型，计算条件设定，计算结果等。
属性窗口可用来显示和修改当前窗口中对象的属性。 作业调度窗口显示正在进行的计算作业的状态，可以用 . 来中断提交的计算。
Material Studio的界面
属性菜单显激活窗口中选中元素的属性。可以显示属性 值，也可以进行修改
可以用Window菜单对主窗口进行操作，如各种排列方 式，图标化显示，关闭窗口等。
在原子结构窗口，按住鼠标左键用于选取原子结构图中 的单元，如原子，键等，按住鼠标右键拖动可以对模型 进行旋转，以便更好地观察。
可以用测量工具测量原子结构中的原子间距，夹角，扭 . 角等。
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基态能量与电子结构的计算
电子结构计算设定的Basis选项卡 上，可以设定基组的能量截断值， 也即基组的大小。
可以设定FFT变换的网格的密度。 设定基组修正的方法。
在SCF选项卡上，可以设定SCF计 算的收敛判据，如能量变化量， 循环次数；
还可以设定电荷密度混合的参数 和方法。点击“More”按钮有更 多的选项。
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基态能量与电子结构的计算
Properties选项卡用来选取在第一性原理的计算中要计 算的物理量。每几物理量还有对应的参数可以选择。
点击“Band Structure”后，下 面出现能带计算的参数，如空 带数量，K点网格。
点击“More”按钮后出现更 细的选项，如指定交换关联函 数，和设定K点路径。
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基态能量与电子结构的计算
在K-pointswk.baidu.com项卡上，可以设定 K点的选取参数，只计算Gamma 点，由Quality等级自动给出， 指定间隙，或直接指定网格的 数量。还可以设定原点的漂移。
在Potential选项卡上，可以选择 赝势参数。赝势的类型有二种： Norm-Conserving和Ultrasoft。势 的表象可以在实空间（real 空 间），也可以在倒易空间 （Reciprocal space）。
Material Studio的界面
主窗口中三种窗口： 原子结构窗口 K空间窗口，显示 了与原子结构对应 的K空间的单胞和 计算能带结构的路 径。 CASTEP计算的主 输出文件，列出了 计算参数，计算过 程，大部分的算结 果。
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基态能量与电子结构的计算
下面以ZnO为例，显示基态能量计算的方法，以及得 到的电子结构和物理性质的结果。计算步骤如下： 1. 导入模型：从CASTEP提供的原子结构中导入ZnO的 原子结构文件，如图所示。
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基态能量与电子结构的计算
2. 设置计算参数：按CASTEP模块下的Calculation选项，弹 出计算条件设置对话框。
在Setup选项卡上： • 在Task下拉框中选择Energy，
表示计算基态能量； • 在Quality下拉框中选择Ultra-
fine，代表高精度的计算； • 在Functional下拉框中选择交