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[交流]
【求助】ATK中的電極溫度能表征系統(tǒng)的真實溫度嗎？ 已有5人參與
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ATK中的電極溫度決定了費(fèi)米分布函數(shù) 它能表征真實的溫度嗎？ 如果不能得話，這個參數(shù)的意義在哪？ |
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zzy870720z(金幣+3):感謝專家指導(dǎo) 2010-05-20 12:26:16
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T當(dāng)然不是真實體系溫度。 T只是 fermi-dirac smear參數(shù)，你可以把它看做展寬時的能量(kB*T)。 這么做，是為了費(fèi)米面上下電子的占據(jù)分?jǐn)?shù)平滑過渡，特別對于金屬，費(fèi)米面處，是光滑的。 這樣在計算時候，也能加速收斂。 再次說明， 第一原理是進(jìn)行基態(tài)(絕對零度下)的計算。不可能算高溫激發(fā)態(tài)。你可能說看到好多paper算啊。你接著往下看。 有限溫度下的計算，常用的近似方法如準(zhǔn)粒子GW近似等。 在很多軟件中都有。 但是，注意，這也僅限于一種近似方法。 在有限溫度下，各種元激發(fā)，如聲子、電子、磁子相互作用。 是無法確切計算出來的。 有人號稱是計算的高溫如 100K 300K 或更高溫度的，那也只是一種在有限溫度下進(jìn)行用分子動力學(xué)的方法進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)優(yōu)化，然后還得回到零溫下進(jìn)行第一原理的自洽計算。 [ Last edited by wenjlu on 2010-5-20 at 11:39 ] |
5樓2010-05-20 11:35:05
2樓2009-08-05 11:22:26
zhangguangping
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zzy870720z(金幣+2):謝謝交流 2010-05-20 12:24:47
zzy870720z(金幣+2):謝謝交流 2010-05-20 12:24:47
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我覺得費(fèi)米分布函數(shù)里面的溫度指的就是電子所處的周圍環(huán)境的溫度！分布函數(shù)中的T的含義指的是溫度引起的電子分布在費(fèi)米能級處的展寬。但是設(shè)置了這個溫度，計算的結(jié)果卻不能說是體系在該溫度下的性質(zhì)。這個要看研究的是什么性質(zhì)了。要是研究振動性質(zhì)。那么可以說結(jié)果就是相應(yīng)溫度的結(jié)果，但是要是研究電子的性質(zhì)，300K的和0K的，對體系分子能級的影響是可以忽略的，但是設(shè)置了一個較大的溫度之后，對計算中收斂是很有利的。這就是我們在計算的時候為什么設(shè)置一個不是0K的溫度，來預(yù)測低溫的性質(zhì)。這個是有前提的，要看你研究的是什么性質(zhì)，溫度對這個性質(zhì)的影響有多大。在計算電子結(jié)構(gòu)的時候，我們可以把溫度看成是收斂的一個技巧。但是和直接說這個溫度不是體系的溫度還是有差異的。因為分布函數(shù)中溫度的意義已經(jīng)擺在那個地方了。那樣說不是一種矛盾嗎？ 另外，在siesta中還有一種電子占據(jù)的分布方式，不是費(fèi)米分布，而是別的一種分布方式，那里面的溫度絕對是一種收斂手法。 這是我個人的理解，不對的地方敬請指教。以后多交流討論。謝謝。 |
3樓2010-05-20 09:57:39
夕陽西下
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4樓2010-05-20 11:23:44
zhangguangping
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師兄，DFT中說了，體系的能量是電子密度的函數(shù)。DFT計算的結(jié)果是體系電子基態(tài)的時候的分布。但是，體系在10^4K-10^5K這樣一個特征溫度下，周圍環(huán)境的溫度是不會把電子激發(fā)到激發(fā)態(tài)上的。也就是說，只要不是人為通過激光的手段激發(fā)，體系的電子在特征溫度之下是不會被激發(fā)的，還是處在基態(tài)。周圍環(huán)境的溫度影響的只是振動能級的激發(fā)。所以咱們再做輸運(yùn)的時候使用的費(fèi)米分布，設(shè)置上300K的溫度，對電子的分布幾乎不發(fā)生改變。只是起到了一個平滑函數(shù)的目的。但是費(fèi)米分布函數(shù)里面的T的含義確實是電子所處的周圍的環(huán)境。 我只是我個人的理解。不對的地方敬請師兄指教。 |
6樓2010-05-23 16:26:39
acridine
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gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 10:53:27
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這個問題仔細(xì)琢磨琢磨還是很有意思的。 其實本質(zhì)上看，這個參數(shù)所的設(shè)置東西，無非是在DFT的scf自洽計算的同時，人為的約束電子的排布情況，讓電子按照某個溫度下的分布函數(shù)來占據(jù)能級。但這種約束DFT計算的結(jié)果是否就是真實中某個溫度下的情況？應(yīng)該沒有那么簡單，如果這么簡單的話，那么激發(fā)態(tài)的計算也不用研究了，在DFT計算時人為的約束Ef之下的某個能級是空的，之上的某個能級是占據(jù)的就可以了。 按照這個方式計算激發(fā)態(tài)的一個重要問題在于，沒有考慮激發(fā)上去的電子與留下的空位之間的作用；這里的問題也應(yīng)該類似吧，按照有限溫度的Fermi分布重新排布電子之后，在Fermi能級之上有分?jǐn)?shù)占據(jù)的電子，在Fermi能級之下有分?jǐn)?shù)非占據(jù)的空位，這兩者之間的作用也是使用這種約束DFT計算所沒有考慮的吧。所以與實際情況還是有一定的差別的。這種差別具體是怎樣的，對分析問題有多大的影響，俺就不懂了。 |
7樓2010-05-23 21:16:01
zhangguangping
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gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 11:06:10
gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 11:06:10
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我覺得這種費(fèi)米分布對分子結(jié)構(gòu)能級電子占據(jù)的情況基本沒有什么影響。倒是能求出分子費(fèi)米能級的位置。因為分子里面能級間距都是幾個電子伏特左右。費(fèi)米分布函數(shù)中只要偏離費(fèi)米能級幾個KBT~0.03eV,就已經(jīng)要么是1.，要么是0了。所以對分子的計算結(jié)果不起作用。再說DFT的計算中沒有使用這個費(fèi)米分布吧？ 這個分布對于能帶結(jié)構(gòu)的體系，金屬電極，這個函數(shù)起到一個平滑的作用�？梢约涌焓諗堪桑∥艺f的不一定對。 |
8樓2010-05-23 22:00:01
acridine
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gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 11:06:17
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我上面的回復(fù)是說這個虛擬出來的溫度與真實有限溫度的情況是有差別的 對于分子、半導(dǎo)體體系，這個參數(shù)當(dāng)然沒有什么影響，所以在計算這類材料 smearing設(shè)置成0也沒有問題。但在金屬時候，Ef附近電子態(tài)很密集，這個參數(shù)將影響電子排布。如你所說，使用這個參數(shù)是可以使分布函數(shù)平滑，進(jìn)而加速收斂的。在這一點上大家應(yīng)該有共識的。 但這并不與我的回復(fù)矛盾吧。對于分子體系，如你所說，這個參數(shù)對計算電子結(jié)構(gòu)基本沒有影響，那么它能否反映真實溫度也就沒有意義了吧。對于金屬，如同我上面的理解，由于方法中并沒有考慮某一些相互作用，不能反映有限溫度下的真實情況。但作為一個加速收斂的工具，它還是很有價值的。 另外，在DFT的scf過程中當(dāng)然使用這個參數(shù)了，否則何來這個參數(shù)能加速收斂一說呢？  |
9樓2010-05-23 22:52:57
zhangguangping
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gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 11:08:03
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我只知道這個費(fèi)米分布函數(shù)在算輸運(yùn)的電流時在朗道公式中出現(xiàn)。但是單純的siesta計算中也需要設(shè)置這個參數(shù)，所以在DFT計算中也使用了這個參數(shù)。使用地方是這個位置：  （點擊一下圖片，會在新窗口打開，那樣圖片就會變清楚�。� 這里面說的“DFT計算的結(jié)果原則上給出體系的基態(tài)”，這里的基態(tài)應(yīng)該是電子的基態(tài)，因為在計算的過程中沒有考慮振動效應(yīng)。所以也就是體系的基態(tài)了！ 對于半導(dǎo)體和分子體系，這樣做給出的結(jié)果確實和不做費(fèi)米分布的時候相差不大，但是，對于金屬體系，能帶結(jié)構(gòu)，能級連續(xù)，所以計算結(jié)果還是有一定的差別的。差別在于費(fèi)米能級附近的電子布局。但是這種差別在0.03eV之內(nèi)（300K）。 [ Last edited by zhangguangping on 2010-6-1 at 03:48 ] |
10樓2010-06-01 09:09:21
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