利用DFT计算材料的光学性质 |
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利用DFT计算材料的光学性质
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基于DFT理论计算材料的光学性质（光吸收和发光等）的基本方法和步骤 发光 bulk材料结构优化 基于第一步生成的 WAVECAR，CHGCAR 以及 DOSCAR 等得到相关属性 能带需要再进行一步静态计算 VASP能带计算需要读取第一步的CHGCAR文件，则INCAR中需设置ICHARG=11 VASP能带计算还要保持INCAR中PREC和ENCUT与第一步一致，还需要查看第一步OUTCAR中给出的约化后的NGX，NGY，NGZ，即FFT格点的大小，并在INCAR中设置相同的值 画能带时需要注意Seekpath或者文献给出的高对称点路径对应的是primitive cell还是conventional cell。用vaspkit的3指令也可以找到高对称点路径，它还会给出标准化后的primitive cell，进一步计算能带时，需要将生成的PRIMCELL.vasp覆盖原有的POSCAR DOS不需要额外的计算，基于第一步的DOSCAR即可 将优化后的结构文件CONTCAR复制为新的POSCAR，用vaspkit或者disorder生成超胞，基于超胞用disorder生成缺陷结构（需要SPOSCAR和INDSOD输入文件）；或者使用vaspkit进行超胞生成和原子替换 1234567891011121314## INDSOD&input nsub = 3 subs = 2,1,13 symb = 'Eu','Kw','Ca' ! The quotes is unnecessary for the ifort compiler site = 1 prec = 1D-5 lpro = .true. lpos = .true. leqa = .true. lspg = .true. lcfg = .true./ 从第三步中选取一个POSCAR-*文件做结构优化，相关属性计算同第二步 基于第四步的CONTCAR文件做constrain-DFT计算： 对激发态结构进行结构优化以及相关属性计算
用Phonopy基于第四步的CONTCAR文件做声子谱计算
密度泛函微扰理论/线性响应方法(DFPT) 扩胞并生成小位移 123456# -d 表示生成小位移# --dim='2 2 2'表示'x y z'方扩的大小 phonopy -d --dim="2 2 2" -c POSCAR-unitcell# SPOSCAR为DFPT所需结构文件cp SPOSCAR POSCAR VASP计算 12345678910111213141516171819202122## INCAR ISMEAR = 0 (Gaussian smearing) SIGMA = 0.05 (Smearing value in eV) IBRION = 8 (determines the Hessian matrix using DFPT) EDIFF = 1E-08 (SCF energy convergence; in eV) PREC = Accurate (Precision level) ENCUT = 500 (Cut-off energy for plane wave basis set, in eV) IALGO = 38 (Davidson block iteration scheme) LREAL = .FALSE. (Projection operators: false) LWAVE = .FLASE. (Write WAVECAR or not) LCHARG = .FLASE. (Write CHGCAR or not) ADDGRID= .TRUE. (Increase grid; helps GGA convergence) NSW = 1 NELM = 100 NELMDL = -5## KPOINTS根据超胞大小适当减小A0M3 3 30 0 0 phonopy计算 1234567891011121314151617181920212223## band.conf ATOM_NAME =Si DIM = 2 2 2 PRIMITIVE_AXES=Auto MP = 24 24 24 BAND =0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5 0.625 0.25 0.625, 0.375 0.375 0.75 00 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5 BAND_POINTS = 101 FORCE_CONSTANTS= READ #直接读取DFPT给出的力常数#1. 提取力常数，得到FORCE_CONSTANTS文件。 phonopy --fc vasprun.xml#2. 计算声子谱并保存为pdf格式 phonopy -c POSCAR-unitcell band.conf -p -s#3. 将声子谱进一步输出为数据文件，用于其它软件画图。 #旧版本phonopy bandplot --gnuplot> phonon.out#新版本phonopy phonopy-bandplot --gnuplot > phonon.out#phonon.out文件中首行是高对称点在x轴上的坐标Finite difference 扩胞并生成小位移 1234567891011# -d 表示生成小位移# --dim='2 2 2'表示'x y z'方扩的大小 phonopy -d --dim="2 2 2" -c POSCAR-unitcell#会得到一系列POSCAR-001，POSCAR-002,... 数量由对称性决定。# 建立disp-*文件夹，具体数量以生成POSCAR-*的数量决定。将POSCAR-POTCAR, INCAR, KPOINTS放入disp-*文件夹mkdir disp-001cp POSCAR-001 ./disp-001/POSCARcp POTCAR ./disp-001/POTCARcp INCAR ./disp-001/INCARcp KPOINTS ./disp-001/KPOINTSVASP计算 12345678910111213141516171819## INCAR PREC = Accurate IBRION = -1 ENCUT = 500 EDIFF = 1.0e-08 EDIFFG = -0.001 ISMEAR = 0 SIGMA = 0.05 IALGO = 38 LREAL = .FALSE. LWAVE = .FALSE. LCHARG = .FALSE.## KPOINTS根据超胞大小适当减小A0M3 3 30 0 0phonopy计算 123456789101112131415161718192021222324252627282930## band.conf ATOM_NAME =Si DIM = 2 2 2 PRIMITIVE_AXES=Auto MP = 24 24 24 BAND =0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5 0.625 0.25 0.625, 0.375 0.375 0.75 0.0 0.0 0.0 0.5 0.5 0.5 BAND_POINTS = 101 FULL_FORCE_CONSTANTS = .TRUE. FORCE_CONSTANTS= WRITE #生成FORCE_CONSTANTS## mesh.conf ATOM_NAME = Si DIM = 2 2 2 MP = 24 24 24 #1. 提取动力学矩阵，进入disp-*的上一级文件夹 phonopy -f ./disp-*/vasprun.xml #会生成FORCE_SET #2. 计算声子谱并保存为pdf格式,同时生成FORCE_CONSTANTS phonopy -c POSCAR-unitcell band.conf -p -s #3. 将声子谱进一步输出为数据文件，用于其它软件画图。 #旧版本phonopy bandplot --gnuplot> phonon.out #新版本phonopy phonopy-bandplot --gnuplot > phonon.out #phonon.out文件中首行是高对称点在x轴上的坐标 基于第四步生成的基态结构CONTCAR_GS和第五步生成的激发态结构CONTCAR_ES，以及第一步得到的bands.yaml，利用pyphotonics计算HR因子和PL光谱(\(\color{Red}{在该方法中，近似认为激发态和基态的振动模式相同，但实际体系中并不一致}\)) |
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