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皇冠体育:学术干货丨能带结构和态密度图的绘制及初步分析 材料牛

学“术”干{货丨}能带【结】计议态密‘度’图<的绘制及初>步<正文

pengyuman 3年前 (2016-11-20) 25670>浏【览


【能】带「结」构绘图{以及初}步「分」析】

1.1 <能带简介

>在组成{分}子{时,}原子轨道构「成具」有【分立】能级的【分】子「轨」道。<晶>体是“由”大“量的原子”有〖序堆〗积〖而〗成的。由《原子轨道》所<构>成〖的〗分<子轨道的>数量非(常)之{大,}以「至于」可【以将所】形{成的}分<子>轨“道的”能级(看)成是准连<续>的,

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,即<组成>了(能)带。晶‘体’中电子 所能[具]有的 能(量)范“围,”在「物理学」中「往」往 抽象化地[用一条条]水平横 线表‘示’电子的各「个」能‘量’值。<能>量 愈[大,]线 的位「置愈高,」一〖定〗能【量范畴内】的“良多能”级(彼{此相隔}很『远)组成』一条带,「称」为《能带。

》在固 体物[理学]中, 固 体的[能]带 结(构()又称《电》子《能带》结《构,

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,如图》一‘所’示)描绘{了}战败 或[允]许电 子(所带)有的【能量,】那 是[周期]性晶 格中的『量』子动(力)学〖电〗子《波衍射引》起 的。[材]料 的{能}带组织 决[定]了 多<种特>性,‘特’别“是”它“的”电{子}学以及光<学>性『质。

1

1.2』能“带”结“构”的『较量争辩

能带结』构<目>前{是采}用「第一性」原‘理(ab initio)较量争辩所’获患上 的[时常应用]信息。约略 可以大概大概(分为)价带、禁带以及{导}带三部门(‘如’图「一」所(示),)导带{以及}价〖带之〗间{的空}隙称「为」能{隙,}用Eg 表[示。计]算 材(料)的“能”带组织“即色”集‘直线E(k),’可以大概大概 应用Materials Studio[或VASP软件]进 行。『如下』将介绍“用Materials Studio”进‘行’能{带结}构‘计’算的根底<步>骤,【以ZnS】半导体 为例:

(1)打[开Materials Studio界面,]点击File→ Import→ Structures→ semiconductors,选 择ZnS.msi,患上「到ZnS.xsd」文 件,如[图]两(a) 所{示;

2

图}两 ZnS晶《体》组织

(2)变「换风」格:〖单〗击右键→ Display Style→ Atom《选项》中〖选〗择Ball and stick。如「图」两(b) 所示;

(3)组织优[化:]较量争辩能 带结〖构〗前需 举行结[构]优 化。单击CASTEP Calculation,设“置如”下“图三”所示,点击Run《进》行。优<化成>功会<自>动“生”成GeomOpt(文)件夹。

3

图三 结 构优[化

(4)]能带组织 计‘算:点击GeomOpt’文件「夹」中{的ZnS.xsd。}单《击CASTEP Calculation,设置设施铺排如》下 图[四]所示,点击Run 进〖行。〗获患上CASTEP Energy文《件》夹。

4

《图》四 “能带组织”较量争辩

(5)能『带组织』图的绘制:“点”击CASTEP Energy「文」件<夹中>的ZnS.xsd→ CASTEP Analysis→ Band structure→ View。{患上}到ZnS Band Structure.xcd,

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,〖留意〗能带信‘息’见BandStr.castep,〖如图五。

5

图〗五 能带『结』构〖图

BandStr.castep〗中《记》录的信息十<分详>尽,「蕴含」电『子』数<目(自旋向>上与 自[旋]向 下)、能“带”数目、较量争辩【耗】时‘等。

(6)初’步分(析:

从能)带结 构[图中]患上 到<的>信“息,”鉴定『直接带』隙 或曲接带[隙、带]隙、 价“带”顶“与”导『带』底能『量。』在origin行使的具‘体’措施‘是:把’能带‘图’拷《贝》到Origin‘中→ 全’选→ 「作图,」患上 到[图]六(a)。

6

图六 能带 结(构)图

『留意分』析 如[下:

①]导 带(底与价)带顶「都」在k<空>间‘的Γ’点「上,」所《以ZnS》晶‘体’为直接带{隙。

②价带}顶“位”于0 eV,‘导带’顶 位于2.053 eV。

③[带]隙 为2.053 eV。

④【由CASTEP Calculation】中可‘看’出《布》里渊「区」中k 空间的[门路由X→R→M→G,如]图 六(b)。

【『态』密度图〖的绘〗制及初“步正文】

2.1 ”态密《度简介

绳尺》上<讲,>态密度<可>以<作>为‘能带结’构的 一[个]可 视<化>结「果。不少」分 析[以及]能 带「的正文结」果“可以大概大概一一”对《应,不少术》语也〖以及能〗带〖分〗析不异。《但》是〖因为〗它(更)曲『观,是以』在《机能评论狡辩》中用「患上」比“能”带《正文更》遍及一些。‘在’电子能〖级〗为准连“续漫衍”的《现象下,》单位能‘量阻隔’内{的}电【子】态数《目。》即能量介「于E~E+△E」之【间的】量 子[态]数 目△Z与(能量差△E之)比,(即)为【态】密度。能态密『度与能』带『组织』密‘切相’关,〖是〗一“个次要的”基<本函数。固>体<的良多>特「性,」如电「子」比热、‘光’以及X射线的 吸[支]以及 发 射[等,都]与 能态『密』度{有}关。

2.2 “态”密{度(DOS)的较量争辩

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