material - studio个人经验

原则上讲，态密度可以作为能带结构的一个可视化结果。很多分析和能带的分析结果可以一一对应，很多术语也和能带分析相通。但是因为它更直观，因此在结果讨论中用得比能带分析更广泛一些。简要总结分析要点如下：

1） 在整个能量区间之内分布较为平均、没有局域尖峰的DOS，对应的是类sp带，表明电子的非局域化性质很强。相反，对于一般的过渡金属而言，d轨道的DOS一般是一个很大的尖峰，说明d电子相对比较局域，相应的能带也比较窄。

2） 从DOS图也可分析能隙特性：若费米能级处于DOS值为零的区间中，说明该体系是半导体或绝缘体；若有分波DOS跨过费米能级，则该体系是金属。此外，可以画出分波（PDOS）和局域（LDOS）两种态密度，更加细致的研究在各点处的分波成键情况。

3） 从DOS图中还可引入“赝能隙”（pseudogap）的概念。也即在费米能级两侧分别有两个尖峰。而两个尖峰之间的DOS并不为零。赝能隙直接反映了该体系成键的共价性的强弱：越宽，说明共价性越强。如果分析的是局域态密度（LDOS），那么赝能隙反映的则是相邻两个原子成键的强弱：赝能隙越宽，说明两个原子成键越强。上述分析的理论基础可从紧束缚理论出发得到解释：实际上，可以认为赝能隙的宽度直接和Hamiltonian矩阵的非对角元相关，彼此间成单调递增的函数关系。

4） 对于自旋极化的体系，与能带分析类似，也应该将majority spin和minority spin分别画出，若费米能级与majority的DOS相交而处于minority的DOS的能隙之中，可以说明该体系的自旋极化。

5） 考虑LDOS，如果相邻原子的LDOS在同一个能量上同时出现了尖峰，则我们将其称之为杂化峰（hybridized peak），这个概念直观地向我们展示了相邻原子之间的作用强弱。

以上是本人基于文献调研所总结的一些关于第一原理工作的结果分析要点。期冀能对刚进入这个领域内的科研工作者有所启发。受本人的水平所限，文章的内容可能会有理论上的不足甚至错误之处，希望大家指出，共同发展第一原理计算物理的方法和研究内容。 ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 希望大家多读几遍。

http://cmt.dur.ac.uk/sjc/Castep_Publications/pub......blications.html 看看人家用castep怎样选择赝势和K点的

关于出错信息的解读（对自己解决问题有帮助）

Geomrtry Optimization时，到77步（共100步）就没有反应，我等了一天终于把它停止了，文件中有下列出错信息，请大侠帮忙解读一下。精度是Fine，之前在coarse下可以24步就完成。

1、Warning: There are no empty bands for at least one kpoint and spin; this may slow the convergence and/or lead to an inaccurate groundstate.

If this warning persists, you should consider increasing nextra_bands

and/or reducing smearing_width in the param file.

Recommend using nextra_bands of 6 to 12.

2、BFGS: Warning - Repeated consecutive reset of inverse Hessian BFGS: without satisfying convergence criteria which BFGS: looks like BFGS has run out of search directions. BFGS: Warning - Lets try allowing some uphill steps and see if BFGS: we can get around this barrier.

BFGS: Warning - It is possible that the system may now converge to BFGS: a stationary point OTHER than the desired minimum. BFGS: Hint - this may be an indication that either:

BFGS: a) you are using a poor guess at geom_frequency_est BFGS: and/or geom_modulus_est, or

BFGS: b) you are using unrealistic convergence criteria. BFGS: Suggest therefore that you consider changing them!

3、energies not corrected for finite basis set

什么意思？要修改那些参数？？

回答：你可以在property中的SCF增加 empty band 和减小smearing来试试

关于结合能 形成能的问题

我不太明白形成能 结合能和总能之间的关系?是否可以指教

回答：举例来说吧 。对于Si 块体材料，通过CASTEP计算得到的 能量就叫总能。

如果你想把它切开，得到（100）面，通过添加真空层 构建一个spercell，计算得到的也叫总能。

刚才对于Si块体材料的总能乘上系数再减去 Si（100）面总能 这就是Si（100）面的形成能。 乘上的系数 保证 他们的原子总数一致。

结合能： 如果在Si(100)面上吸附了一个Mn原子（假如你关心磁性） ， 和原来一样计算出总能后， 减去 Si(100)面的 总能 再减去 Mn原子的总能 ，得到的就是 binding energy 那位高手能够介绍一下MS中CASTEP的势能模型的适用范围？

比如说LDA的（PWC,VWN），GGA的（PW91,BP,PBE,BLYP,BOP,VWN-BP,PRBE,HCTH），能够简述一下其大致差别更好

LDA局域密度近似（LDA）：局域密度近似（LDA）是第一阶梯。它仅仅采用空间点r处的电子密度n（r）来决定那点交换-相关能密度的形式。交换-相关能密度由密度相同的均匀电子气完全确定。泛函的交换部分就准确的用均匀电子气的微分表达。各种不同的局域密度近似

（LDA）仅仅是相关部分表示方法不同，所有现代应用的局域密度泛函都基于Ceperly和Alder`s在８０年代对均匀电子气总能量的Monte Carlo模拟。

广义梯度近似（ＧＧＡ）：ＧＧＡ是Jacob阶梯的第二个台阶，将电子密度的梯度也作为一个独立的变量（|?n(r)|），在描述交换－相关能方面，梯度引入了非定域性。ＧＧＡ泛函包含了两个主要的方向：一个称为“无参数”，泛函中新的参数通过已知形式中参数或在其它准确理论帮助下得到。另外一个就是经验方法，未知参数来自于对实验数据的拟和或通过对原子和分子性质准确的计算。Perdew,Burke and Emzerhof(PBE)以及Perdew-Wang from 1991(PW91)是无参数的，在量子化学中广泛采用的GGA，比如Becke,Lee,Parr and Yang(BLYP)是经验性。LYP校正采用了密度的二阶Laplace算符，因此严格上讲属于Jacob阶梯的第三阶，但通常仍然归类为GGA.

（见后面英文介绍）

请问： 在用CASTEP计算材料空位缺陷时，如何才能实现只取一个空位呢 *在build下的symtrey有make P1 *不是降低对称性，是构建超胞

make supper cell

然后就可以删去一个原子了

正常的话如果晶体是原胞，直接删除一个原子可能造成很大影响

可以建大一点的超晶胞(比如2×2×2超晶胞)然后删掉一个原子，这样比较合理， 毕竟缺陷浓度是很低的。

*都可以啊！先看一下show symmetry 是P1就可以直接删一个，如果不是就换成P1，一般 make supercell 后自动变成P1了，你可以根据自己所需的浓度选择其中一种方式

MS无法收敛

请大家帮忙看看了,掺杂Eu的体系,一开始提示增加empty band,减小smear,都做了,把精度设置到coarse,可最后还是在100轮后提示无法收敛.

------------------------------------------------------------------------ <-- SCF

*Warning* max. SCF cycles performed but system has not reached the groundstate.

Current total energy, E = -10141.84970726 eV Current free energy (E-TS) = -10141.84970726 eV (energies not corrected for finite basis set)

NB est. 0K energy (E-0.5TS) = -10141.84970726 eV

******************************************************** Warning: electronic minimisation did not converge during finite basis set correction.

********************************************************

Checkpoint file cannot be written.

Error calculate_finite_basis : Convergence failed when doing finite basis set correction. Error calculate_finite_basis : Convergence failed when doing finite basis set correction.

******************************************************** Warning: electronic minimisation did not converge during finite basis set correction.

******************************************************** Checkpoint file cannot be written. [1] MPI Abort by user Aborting program ! [1] Aborting program!

[0] MPI Abort by user Aborting program ! [0] Aborting program!

回答：1.增加smearing 容易收敛，但是太大可能结果会有些问题。 2.增加循环的圈数，

3.增加空带数目，

4.体系有自旋单电子的，要设置自旋极化，如果设置非自旋极化，可能不收敛 5. 如果是金属体系，比较难收敛，可以试试修改k点和empty band 试试看。

1. 几何优化可以在多大范围内改变原子的位置啊？感觉每次优化后的位置调整不是很多

啊？ 2. 大家在算能带和态密度的时候的时候是用单点能计算给出能带还是几何优化给出能带

啊？

回答：问题1

几何优化的目的是寻找压力最小的几何结构，原子位置改变不多是因为你建的构形比较合理，比如直接从软件数据库中导入的结构在0压力下改变很小，如果加个压力就会变化大一些。 问题2

一般都是优化的时候算，如果你想算特定构形的能带或其它性质，就可以用单点能；

【表面模拟】castep计算中遇到的几个问题