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【求助】空位形成能計算的討論 已有7人參與
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到底應該怎么計算空位形成能呢？ stractor在這里(http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=1728484&fpage=0&view=&highlight=&page=2)曾經(jīng)說過： 這樣計算形成能： 設E1為完整晶格的能量，E2為有一個空位的晶格的能量，E3為挖走這個Al原子的能量，這形成能 E=(E2+E3)-E1. 對E3的處理不同研究者會給出不同的能量，有的是給出FccAl晶格中一個Al原子的能量，有的給出是原子狀態(tài)的能量，有的還會考慮其它環(huán)境因素而給出另外的E3表達式（Phys. Rev. B 80, 184110 (2009)）。 而這個E3的確有很多中處理方法，例如第三種其實就是這里(http://www.materialssimulation.com/node/258)所采用的化學勢的方法；第二種方法就是侯老師在他的手冊中提到的采用單原子的方法，用VASP計算的同學都應該很熟悉。第一種是比較特殊的，采用所謂的最穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu)的方法。 但是我覺得這后面兩個種都有點問題 首先空位形成應該是這樣的一個過程：晶體中的空位是在不斷形成又同時消失的，原子有可能跳入間隙位而產(chǎn)生了空位，也有可能是位錯而產(chǎn)生了空位。所以這個少掉的原子還在這體系中，而不是回到單質(zhì)中（第一種情況），因為這時候已經(jīng)不是在生成反應中了；也不是回到真空基態(tài)（第二種情況），那是對表面原子才有可能的。因此我覺得我們在計算空位形成能的時候必須采用第一種方法，確定這個離開位置的原子的化學勢。 但是怎么確定化學勢呢？ 有人認為應該采用E_F=E_{defect}-\frac{N-1}{N}E_{no defect}的方式，也就是認為\frac{E_{no defect}}{N}是這個原子的化學勢。如果對于單個成分的體系來說，這樣是可以的；但是如果是對于GaN這種體系還可以嗎？在Ga和N這兩種成分的化學勢相等嗎？我覺得應該是可以的，因為一個體系穩(wěn)定的要求就是兩種元素的化學勢是相等的，所以這樣的公式是比較可靠的。這個公式來源：ab initio calculation of the formation energy of charged vacancies in germanium （感謝enola,http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=2440380) 不知各位對此有什么看法?是否同意我的看法呢？ 這里討論的是自發(fā)缺陷，而非摻雜缺陷。摻雜缺陷我是認同采用單質(zhì)（第一種情況）的做法的+適當考慮環(huán)境的因素的。 [ Last edited by bingmou on 2010-10-20 at 15:55 ] |
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先補充一點吧。 “首先空位形成應該是這樣的一個過程：晶體中的空位是在不斷形成又同時消失的，原子有可能跳入間隙位而產(chǎn)生了空位，也有可能是位錯而產(chǎn)生了空位。所以這個少掉的原子還在這體系中，而不是回到單質(zhì)中（第一種情況）……”。 這種情況不是孤立的空位了，而是缺陷形成的complex。bingmou你提到的這種空位-間隙對是Frenkel 缺陷。當然從研究角度講，如果對complex感興趣，可以研究一下。 考慮化學勢就是因為缺陷的產(chǎn)生受環(huán)境的影響的，比如，間隙或者空位會與其它元素結(jié)合生產(chǎn)其它相，會對化學勢有一定的限制。 至于哪些條件來限制化學勢，這很復雜，一般要考慮各種可能的相，得出一些化學勢的可能值的范圍或者定出幾個特定的點。 我即將做半導體ZnO的研究，在這方面看了一些文獻。推薦幾篇，大家參考一下： 1. Choi et al., "First-principles study of native defects and lanthanum impurities in NaTaO3", PHYSICAL REVIEW B 78, 014115 (2008). 2. Chris G. Van de Walle and J. Neugebauer, "First-principles calculations for defects and impurities: Applications to III-nitrides", J. Appl. Phys. 95, 3851 (2004). [ Last edited by stractor on 2010-10-20 at 23:30 ] |
4樓2010-10-20 23:09:54
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