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5.1 中性薄层及静电边界

这些输入和起始模型为未执行的教学示例。原创配图为示意图,不是计算结果。使用前请验证版本相关语法、授权数据、数值收敛及科学模型。

5.1.1 模型、单位与来源记录

保持基组、赝势文件与程序版本可追溯。网格控制使用 Ry;常见能量与力输出使用 hartree 和 hartree/bohr。以各输出标题所示单位为准。

共享输入、约定与证据

原创示意图:中性薄层及静电边界。不声称已有数值计算结果。
原创示意图:中性薄层及静电边界。不声称已有数值计算结果。

5.1.2 未执行输入与明确修改片段

按照下方说明确认每个片段的母计算与替换位置;片段不自动构成独立输入。保留空行与文件来源要求。

5.1.2.1 输入块 1

! FORCE_EVAL/SUBSYS/CELL; replace lengths with the actual model
ABC [angstrom] 10.0 10.0 40.0
PERIODIC XY
! FORCE_EVAL/DFT/POISSON
&POISSON
  PERIODIC XY
  POISSON_SOLVER MT
&END POISSON

5.1.3 实作研究

参见上方输入块 1。

直觉。 表面模型包含有限薄层厚度与复制体作用两类有限尺寸近似。真空厚度、横向面积、终止面与静电求解器分别回答不同问题。先从优化体相用外部工具构建已验证的中性、化学计量、非极性绝缘薄层,记录晶面、原子数、终止方式和工具版本。本例不捏造通用表面坐标,坐标文件是明确的先决条件。

输入及边界。 对 z 方向居中的 XY 周期薄层,可选 CELL/PERIODIC XY 配合上方 POISSON 的 MT 路线。MT 要求晶胞相对于电子密度范围足够大,必须测试其尺寸限制。普通 PERIODIC 求解器仅支持全三维周期,不能只改成 XY;WAVELET 文档中的二维方向为 XZ,也不能直接替换本例。10×10×40 埃只是尺度示例,必须换成实际模型的晶格向量,非正交面内晶胞也应保留真实向量,并选择相应 KIND 与采样。

流程与解释。 先验证化学计量、净电荷及两个表面和周期接触,判断两面是否等价。固定由体相给定的面内晶格,只优化允许的原子;分别改变薄层厚度与非周期方向盒长,再检查横向尺寸或 k 点。目标可为中心层结构、表面能或吸附差,但参考定义必须不变。厚度增加时中心层应趋向体相;真空只能削弱层间作用,不能补回缺失的体相内部。等价双面可用 γ=(Eslab−N Ebulk/atom)/(2A),但不同终止或非化学计量表面需要化学势处理,不能用该式自动分配单面能。

验证与练习。 极性或带电薄层需额外决策,整体中性也不意味着无偶极。三维周期加偶极修正是另一条路线,兼容性与参数应单独验证,不能和 MT 随意混合。练习设计厚度及盒长两套独立扫描,解释哪种改变中心层结构,及为何不该优化真空方向。原创图画中心体相层、双表面与空白区,分别标注厚度和盒长;中文标签:薄层厚度、非周期方向、周期平面、等价表面、体相参考。

5.1.4 相关计算

5.1.5 来源与进一步阅读