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[交流] 【求助】表面能的計算：幾層薄膜最穩(wěn)定？

我計算了5層的表面超晶胞，弛豫過程中將最下面2層限定在Mg塊的位置上。請問，此時我計算到的表面能，應(yīng)該說是5層鎂薄膜的表面能，還是3層鎂薄膜的表面能？
如果是3層，當(dāng)我要確定幾層薄膜最穩(wěn)定時，是不是可以用以下方案：分別進行5，6，7 層的表面超晶胞的弛豫，過程中還是將下面2層限定，進而去比較3、4、5層的鎂薄膜的表面能。請問我這種方案合理嗎?

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1樓 2011-03-21 17:27:31

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acridine

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★ ★
youzhizhe(金幣+2): 謝謝交流。 2011-03-21 21:38:27
liancsh(金幣+2): 謝謝提示 2011-03-22 08:59:37

這個只是表述上的問題，沒有必要深究，寫文章時就說計算5層slab模型得到的表面能就可以了。
另外一般都是固定slab的中間層吧，而兩個表面附近都relax的。
你的方案應(yīng)該沒有問題(除了固定哪個原子)，但這么做不是為了比較那個slab穩(wěn)定，而是為了測試表面能的收斂，即“層數(shù)再高也不會影響表面能的結(jié)果了“

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2樓2011-03-21 21:18:42

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表面能的“收斂”和表面能的“極值”

引用回帖:

Originally posted by acridine at 2011-03-21 21:18:42:
這個只是表述上的問題，沒有必要深究，寫文章時就說計算5層slab模型得到的表面能就可以了。
另外一般都是固定slab的中間層吧，而兩個表面附近都relax的。
你的方案應(yīng)該沒有問題(除了固定哪個原子)，但這么做不是 ...

我現(xiàn)在正在這個問題上糾結(jié)，希望大俠能再指點一二。
照你所說，我這種方案只是使表面能更加收斂，而不是比較多少層薄膜最穩(wěn)定。因此我很想請教幫我解釋一下表面能的“收斂”和表面能的“極值”這兩個概念的區(qū)別和聯(lián)系。附帶上以下三個問題：
1，表面能“收斂”是指收斂到什么值？是實驗值嗎？
2，假如我在5層鎂薄膜時得到表面能的極小值，這就意味著自然界最可能出現(xiàn)的鎂薄膜應(yīng)是5層（表面能最低，最穩(wěn)定），那么可不可以說表面能的實驗值就是5層時的表面能呢？（實驗方面的論文我找不到，所以這樣去猜測）
3，我該以何種方案來得到表面能的最小值，從而來得到最穩(wěn)定的薄膜層數(shù)？
這一步對我來說很關(guān)鍵，因為我要往下面研究，就必須先確定多少層薄膜最穩(wěn)定，然后再做吸附的研究。請多多指點！

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3樓2011-03-22 09:34:44

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acridine

木蟲 (正式寫手)

★ ★ ★
bingmou(金幣+3): 很詳細(xì)，謝謝 2011-03-22 19:09:37
liancsh(金幣+2): 謝謝解答 2011-03-24 15:55:44

這里涉及到一些模擬對象的問題。
簡單的說就是，你想關(guān)注的是表面能還是slab？這兩個問題是不一樣的
如果計算是表面能，那么必須足夠厚的slab，使厚度效應(yīng)（如兩個面的相互作用、量子阱效應(yīng)等，這些效應(yīng)是不應(yīng)該包含到表面能中的）不會對表面能產(chǎn)生影響。因此需要收斂測試，即看多厚的slab才能排除這些效應(yīng)的影響。測試的時候你會發(fā)現(xiàn)，在比較薄的時候，計算得到的表面能隨著層厚振蕩比較劇烈，當(dāng)厚度超過一定值之后，趨于一個常值，這個值才是真正的表面能。

如果你比較的是不同厚度slab的穩(wěn)定性，那么就和剛好和上面的目的相反，需要考慮的恰恰是各種厚度效應(yīng)，那么就不應(yīng)該比較表面能，計算形成能可能更實際一點。
但想不通的是你為什么要比較slab的穩(wěn)定性，你提到了你做的是吸附，應(yīng)該是吸附在某個表面上，而不是吸附在厚度僅為1納米的slab上吧？或者你所參考的實驗如此精確，以至于這種原子層厚度的變化都會明顯的改變吸附？

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4樓2011-03-22 17:21:52

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Originally posted by acridine at 2011-03-22 17:21:52:
這里涉及到一些模擬對象的問題。
簡單的說就是，你想關(guān)注的是表面能還是slab？這兩個問題是不一樣的
如果計算是表面能，那么必須足夠厚的slab，使厚度效應(yīng)（如兩個面的相互作用、量子阱效應(yīng)等，這些效應(yīng)是不應(yīng)該 ...

很感謝你細(xì)致的解答！
我現(xiàn)在明白了。如你所說，我以后要研究的是在表面的吸附，只需關(guān)心表面能收斂即可。其實我一直想比較不同層slab的穩(wěn)定性是受到了我一個學(xué)姐的影響。她研究的是薄膜表面的吸附情況，所選的slab原子層都不固定，通過比較不同層薄膜的表面能，找出表面能最低的那個薄膜，作為以后研究吸附的體系。如下圖（她得到是穩(wěn)定的是5層純鎂薄膜）：
我現(xiàn)在已確定我需要研究的就是材料表面的吸附，而不是薄膜。只是這兩種情況真的挺相似，我都有點搞不懂材料表面和薄膜表面的區(qū)別在哪了？

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5樓2011-03-23 08:47:07

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引用回帖:

Originally posted by liancsh at 2011-03-23 08:47:07:
很感謝你細(xì)致的解答！
我現(xiàn)在明白了。如你所說，我以后要研究的是在表面的吸附，只需關(guān)心表面能收斂即可。其實我一直想比較不同層slab的穩(wěn)定性是受到了我一個學(xué)姐的影響。她研究的是薄膜表面的吸附情況，所 ...

你這個所謂的幾層是不是就是幾乘幾的超胞？5層就是5*5的，是這樣的嗎？
你是如何固定中間層的？謝謝

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6樓2011-03-23 09:12:29

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nwx_ky

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liancsh(金幣+1): 謝謝參與 2011-03-24 15:55:16

這個不是的，5層是根據(jù)那個切表面時的depth慢慢試出來的吧，幾×幾是表示每一層的原子個數(shù)吧，我是這樣理解的。

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7樓2011-03-23 09:26:06

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