对于初学Materials-Studio-CASTEP问题整理

问题如下1、Symmetry下的unbuildcrystal,Nonperiodic,Superstructure,MakeP1,Redefineoptions各有什么作用？答：Unbuildcrystal：得到最小非对称单元的结构Nonperiodic：去掉结构的周期性，形象地说就是把盒子去掉。Superstructure：构建超晶胞结构，也就是扩大最小重复单元（或则说晶胞）MakeP1：去掉晶体结构中的所有点对称操作，只保留其平移对称性Redefinelattice：重新定义晶胞中基矢的方向2、图表的含义是什么？AtomicPopulations(Mulliken)SpeciesIonspdfTotalCharge(e)O11.914.990.000.006.90-0.90O21.914.990.000.006.90-0.90O31.914.990.000.006.90-0.90O41.914.990.000.006.90-0.90O52.015.080.000.007.08-1.08O61.844.870.000.006.71-0.71Ca12.146.000.470.008.611.39Ti12.326.242.220.0010.781.22Ti22.326.242.220.0010.781.22Ba11.766.010.700.008.461.54答：以O为例子SpeciesIonspdfTotalCharge(e)O11.874.790.000.006.65-0.65计算以前O的电子结构是2s22p4，Total＝6（e）计算后O的结构变为2s1.872p4.79，Total＝6.65（e）-0.65表明优化以后，O得到0.65（e）如果考虑的是纯离子，当然就是＋4和－2了。但是由于Ti和O之间形成共价键，价带不是完全有O原子轨道构成而是有O原子和Ti原子轨道贡献构成。这部分贡献可以通过PDOS可以分析出来。CASTEP中PDOS面积表示电子数。也就是由于形成共价键，导致价带有Ti原子的贡献，当电子在价带上填充时填充在价带中Ti原子所贡献的那部分态上的电子划归为Ti原子的电子，这样由于价带不是纯O原子的轨道贡献，当然不可能得到2个电子，所以也就不可能是－2价如果Ti和O是纯离子，也就是Ti的原子轨道在价带上对O轨道的贡献可以忽略，这时候才可能打到＋4和－2价。由于Ti－O之间是共价键，所以O和Ti不可能为－2和＋4价3、我建了BaTiO3这样一个晶胞，以晶格常数4.018nm作为初始参数，然后进行了几何优化，但计算完毕后，这个参数没有任何变化，是计算没有任何误差，还是我的设置有问题。计算文件在附件中。答：如果你要优化这个参数，请在Geometryoptimization中选择optimizecell(当选择Geometryoptimization后，点击其后的MORE按钮，在跳出的面板中可以找到这个选项)，不需要把对称性变为P1。4、还是BaTiO3这样一个晶胞，我把模型建好后，想选择，Build|Symmetry|PrimitiveCell，但“PrimitiveCell”，为灰色，不可选，为什么？答：BaTiO3的primitivecell与conventionalcell相同，你可以看到conventionalcell中只包含一个分子式的BaTiO3，也就是1个Ba；1个Ti；3个O。5、CASTEPcalculation对话框中的TASK中的Energy，GeometryOptimization,Dynamic,ElasticConstants各有什么计算意义，尤其是Energy和Geometry的计算上的区别。答：Energy指的就是单点能的计算，或则说能量的计算。Geometryoptimization指的是结构优化，而优化的依据主要就是能量，所以，在Geometryoptimization的过程中，CASTEP在调整结构，每得到一个结构就会计算它的能量，最终找到一个能量最低的结构。CASTEP在执行Energy和Geometryoptimization计算时都会计算体系的能量，而我们知道，体系的所有性能，包括电子结构、力学性质、热力学性质、光学性质等等，所有我们在properties里面可以勾选的性质选项都是在体系能量确定之后得到的，所以在CASTEP的操作中，当你选择Energy或者Geometryoptimization时，都可以同时在properties里面勾选要计算的性质，不过，当选择Geometryoptimization时，程序计算的是优化得到的稳定结构所对应的性质。CASTEP的TASK中还有一个properties的选项，这个选项是用来直接计算体系性质的，但前提是你已经做过Energy或Geometryoptimization计算，体系的能量已经确定，这时候可以通过properties直接计算体系的各种性质，这个选项主要是为了方便使用者，不必每次计算性质都要从新计算体系的能量。Dynamic是做动力学模拟，也就是基于牛顿运动方程研究体系中各个原子在指定热力学条件下如何运动，它与常说的分子动力学相比，最大的区别在于原子间相互作用是通过量子力学计算，或则说求解薛定谔方程确定的，而通常的分子动力学方法是通过基于经验参数的力场来描述原子间的相互作用。Elasticconstant是做体系的弹性力常数计算，属于力学性质范围。6、我还做了一个，BaTiO3和SrTiO3的对半掺杂，但是几何优化后得到的能带曲线一篇文献中的图(见附件)相变，我得到图曲线变化过于单调，不知是哪里的设置出了问题。计算文件也在附件中.答：没有任何问题，你只需要调整一下显示即可。在快捷工具栏中找到并选择放大镜工具（3dviewerzoommode）,然后按住鼠标左键，在能带结构图上滑动，调整能带结构图的显示。不过，你得注意，由于你把BaTiO3的对称性调整为P1，此时MS在计算能带时的默认路径与你给我们的图不同，不过确实不存在“曲线变化过于单调的问题”。7、Functional:LDA(CAPA);GGA(PW91，PBE,RPBE,PBSOL),HF,HF-LDA等各有什么优势，如何选择。答：各种交换泛函的优势或则针对性，你可以参考每种泛函的文献，这一点MS的help文件中都有明确的标注，对于固体材料，特别是你们所研究的一些过渡金属氧化物材料，WC和PBESOL是首选。