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2021.12.28:更新过渡态的生成

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vasp-vtst计算过渡态--NEB方法 | 世事如棋: 固体与表面理论计算初级班授课内容预览

过渡态、反应路径的计算方法及相关问题 - 思想家公社的门口:量子化学·分子模拟·二次元: 过渡态、反应路径的计算方法及相关问题 - 思想家公社的门口:量子化学·分子模拟·二次元

2021-12-25:增加了几个极化强度计算的案例文章,文章后带工程文件!同时加一篇经典文献,具体进群可下载。

1.使用万尼尔电荷中心计算铁电极化: Using Wannier Charge center to calculate Ferroelectric polarization

2.在 VASP 和 QE 中为 2D 系统测试 Berry 相方法: Testing Berry phase method in VASP and QE for 2D system

3.真的需要有中心对称结构来计算宏观极化吗?: Is it really necessary to have a centrosymmetric structure to calculate the macroscopic polarization?

4.文献:DFT studies of BaTiO3 interfaces

5.修复 VASP 中极化的离子部分: Fixing the ionic part of the polarization in VASP

6.以自洽的方式计算现场 U 参数: https://chengcheng-xiao.github.io/post/2019/07/06/Hubbard_U.html

2021-12-18:初稿

一、写作缘由

因大创原因需要研究半导体掺杂极化强度计算并发表一篇论文,学习过程中,碰了许多壁,走了不少弯路。现深感网络上带领极化强度计算入门方面资源的不足。有时很钦佩那些写博客教程带领新人进入领域的人们,点亮无数新人前行的路。遂写下这篇极化强度计算方面的心得笔记,希望能给致力于极化强度计算的朋友带来帮助。

二、极化强度入门(1)网络资源分布概述

目前国内来说,极化强度博客、视频等资料呈现少、散、缺、错的状况。即资源数量少,研究人员散,回答需求缺口大,不少教程存在错误和互相矛盾的情况。而中文科技资料论文文献等,也有总体数量少,论文计算细节不具述,往往只知道结果,缺少研究数据等情况。

在国际来说,几大主流的材料计算软件基本是国外公司开发,但对于入门极化强度计算教程,官网目前我目前发现只有vasp、abint、QuantumATK有专门介绍。其中只有abint是开源免费软件,QuantumATK计算方法最为简单,vasp教程写的最为不清晰。视频方面,YouTube有极化强度理论计算的培训视频,但只是纯粹的理论介绍,没有实验操作。论文文献数量方面跟国内相比,有所增多,但内容方面,具体的计算细节也是少有叙述。

(2)极化强度计算入门资源导航

①推荐文献

a.理论(有兴趣的看,数学和英语要求高)

A beginner's guide to the modern theory of polarization

King-Smith 和 Vanderbilt - 1993 - Theory of polarization of crystalline solids

b.方法(我是搞半导体方面的,推荐我这么多天看的代表文献,文献里面有介绍,方法应该是差不多的)

法一:berry phase方法

双钙钛矿结构稀土镍锰氧化物超晶格的多铁性质 - 中国知网: https://t.cnki.net/kcms/detail?v=3uoqIhG8C475KOm_zrgu4lQARvep2SAkkyu7xrzFWukWIylgpWWcEqevpiLgZOIBJEIfKtEuMNYqlclZHl5VcXrm_HSCUz7o&uniplatform=NZKPT

法二:波恩有效电荷估算方法

First-principles study of crystal structure, elastic stiffness constants, piezoelectric constants, and spontaneous polarization of orthorhombicPna21-M2O3(M = Al, Ga, In, Sc, Y)

②官网-极化强度案例

vasp:https://www.vasp.at/wiki/index.php/Berry_phases_and_finite_electric_fields#Polarization2 (乱码,建议下载vasp手册看)

abint: https://docs.abinit.org/tutorial/ffield/

QuantumATK: https://www.fermitech.com.cn/wiki/doku.php?id=atk:%E7%94%B5%E6%9E%81%E5%8C%96

③视频教程

需要外网:The Beginners Guide to the Modern Theory of Polarization - YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=Yl-rX5jowTE&list=PL8n8OkcK9SRaWXrHafVEO30P0o0v1ln67

需要氪金:二维材料铁电性计算入门课程-学习视频教程-腾讯课堂: https://ke.qq.com/course/3419319

④工具环境

vasp虚拟机:基于vmware+centos7系统搭建

abint: Quantum Mobile-21.06.04: https://quantum-mobile.readthedocs.io/en/latest/

⑤常见问题

a.中心对称结构怎么构建?

Bilbao Crystallographic Server: https://www.cryst.ehu.es/ 里面的PSEUDO工具

还有一种方法:见 Berry phase 算铁电极化时怎么确定中央对称结构: http://muchong.com/t-9084252-1

b.波恩有效电荷方法的铁电位移如何得到?

后面整理一下,还有问题。

c.berry phase操作流程(仅供参考)

Berry phase 计算铁电极化的步骤 confirmed by 大牛Ederer - 第一原理 - 小木虫 - 学术 科研 互动社区: http://muchong.com/html/201502/8575960.html?from=singlemessage

VASP计算极化强度 - 第一性原理 - Vasp&MedeA - 小木虫论坛-学术科研互动平台: http://muchong.com/t-12264535-1

d.难找的cif文件怎么获得如果没有图书馆没有购买资源。

【2021年尝试可用】2011年之后cif文件获得方法

三、经验之谈

工具要学,不要局限于一种工具,多个工具验证,是加分项。理论也要学,一般通过看文献学习,不懂便看可不可以联系作者。 看材料类英文文献推荐X-MOL科学知识平台: https://www.x-mol.com/ ,最后我建立了一个极化强度的交流群718857338,欢迎大家交流。



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