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能带和能带隙晶体结构性质

2018/06/19240 作者:佚名
导读: 描述晶体的电子结构 分子计算中的布居分析方法不能直接应用于能带计算,分析能带结构引入了一系列的方法,这些方法一般都表示成图线,图线上的数据源于对k空间中各个点的计算结果。计算大量的点可以得到很好的图线,但为了节省计算时间可以加大取点间隔,然后用内插法平滑曲线。通常谨慎的做法是逐次加大取点紧密程度计算几次,看看图线是否有显著变化。一个重要的问题是,一个给定能级有多少可能的轨道。这可以

描述晶体的电子结构

分子计算中的布居分析方法不能直接应用于能带计算,分析能带结构引入了一系列的方法,这些方法一般都表示成图线,图线上的数据源于对k空间中各个点的计算结果。计算大量的点可以得到很好的图线,但为了节省计算时间可以加大取点间隔,然后用内插法平滑曲线。通常谨慎的做法是逐次加大取点紧密程度计算几次,看看图线是否有显著变化。

一个重要的问题是,一个给定能级有多少可能的轨道。这可以用态密度图(DOS)来表示,?

图34.2。图中往往用虚线来表示费米(Fermi)能级。具有半满能带的材料是导体,但如果它们只有少量的未充满的轨道,就可能是不良导体。有时特别轨道对DOS的贡献会在同一张图上用阴影区域或虚线画出。

另一个问题是被充满的轨道是成键性的还是反键性的。这可用晶体轨道重叠分布图(COOP)来表示,如图34.3。一般正的成键区域画在零值线的右边。

费米能级是填充轨道的最高能级,类似于HOMO能级。如果轨道是半充满的,其能级就会出现在k空间的点的集合上,称为费米面。

计算晶体性质

晶体计算方面的进展没有分子计算方面的多。经常计算的一个性质是体积弹性模量,它反映了材料的强度。

在预测热力学条件下会形成什么产物时,可能需要预测哪种晶体结构最稳定,这是一项艰巨的任务。到目前为止,还没有提出一个完全自动的的方法试遍由特定的元素集合组成的所有可能的晶体结构。即便这种尝试可以实现,进行计算所需要消耗的电能也是巨大的。这样的研究经常用于测试一系列相似的结构,结果无论如何总是正确的。能量最小化也会用到,但须保证起始结构具有正确的对称性。

缺陷计算

有时并不只对无限体系感兴趣,更关心于晶体中的异类物质,比如晶体吸收的额外的原子。

这时晶体的无限平移对称性并不严格正确。最广泛应用的模拟方法是Mott-Littleton缺陷方法,这是用来进行晶格局部区域能量最小化的一种方法。这种方法包含了对晶体中其余部分所受的极化的连续性描述。

*文章为作者独立观点,不代表造价通立场,除来源是“造价通”外。
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