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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 2010-05-20 12:26:16
zzy870720z(金幣+3):感謝專家指導 2010-05-20 12:26:16
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T當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，是為了費米面上下電子的占據(jù)分數(shù)平滑過渡，特別對于金屬，費米面處，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行用分子動力學的方法進行晶體結構優(yōu)化，然后還得回到零溫下進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米能級處的展寬。但是設置了這個溫度，計算的結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)。那么可以說結果就是相應溫度的結果，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置一個不是0K的溫度，來預測低溫的性質(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。在計算電子結構的時候，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)。所以咱們再做輸運的時候使用的費米分布，設置上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
gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 10:53:27
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這個問題仔細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計算的結果是否就是真實中某個溫度下的情況？應該沒有那么簡單，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能級之上有分數(shù)占據(jù)的電子，在Fermi能級之下有分數(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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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
gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 11:06:17
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我上面的回復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、半導體體系，這個參數(shù)當然沒有什么影響，所以在計算這類材料 smearing設置成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，進而加速收斂的。在這一點上大家應該有共識的。 但這并不與我的回復矛盾吧。對于分子體系，如你所說，這個參數(shù)對計算電子結構基本沒有影響，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
gavinliu7390(金幣+2):謝謝交流！ 2010-06-01 11:08:03
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我只知道這個費米分布函數(shù)在算輸運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計算的結果原則上給出體系的基態(tài)”，這里的基態(tài)應該是電子的基態(tài)，因為在計算的過程中沒有考慮振動效應。所以也就是體系的基態(tài)了！ 對于半導體和分子體系，這樣做給出的結果確實和不做費米分布的時候相差不大，但是，對于金屬體系，能帶結構，能級連續(xù)，所以計算結果還是有一定的差別的。差別在于費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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