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[交流]
摻雜后形成能的計(jì)算
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看到一篇文獻(xiàn)，關(guān)于形成能的計(jì)算不知道對(duì)不對(duì)，請(qǐng)高手指點(diǎn)一下 是在ZnO納米線摻雜Ag，這就涉及到形成能的計(jì)算，文獻(xiàn)中是用這個(gè)公式算的 Ef=E(Ag:ZnO)－E(ZnO)+△nZnμZn+△nOμO－△nAgμAg 其中，E(Ag:ZnO)和E(ZnO)分別是摻雜與未摻雜的總能，(Δn is the number of ions (Zn, O, or Ag) changed between a perfect cell and its corresponding reservoir to form a defect),△nZn、△nO分別是被Ag取代的個(gè)數(shù)吧 μ是化學(xué)勢(shì)，這兒的關(guān)鍵也就是計(jì)算化學(xué)勢(shì)了 文獻(xiàn)中提到的化學(xué)勢(shì)有兩個(gè)極限。上限是μZn（Zn-rich conditions)和μO (O-rich conditions) 下限是μZn(O-richconditions)和μO（Zn-rich conditions) 現(xiàn)在涉及到兩個(gè)極限化學(xué)勢(shì)的計(jì)算了 ，也是最令我困惑的 上限 μZn（Zn-rich conditions)=total energies of metallic Zn （單質(zhì)鋅的總能） μO (O-richconditions)=total energies of gaseous O2 per atom（氧氣二分之一） 下限 μZn(O-rich conditions)和μO（Zn-rich conditions)下面分別用 μZn 和μO表示 有 μZn+ μO=μZnONW 而 μZn(O-rich)=μZn (metal)+ΔHf(ZnONW) μO(Zn-rich)=(1/2)μO2+ΔHf(ZnONW) 其中，上兩式中的ΔHf(ZnONW)（the heat of formation of the ZnO NW），即焓。 ΔHf(ZnONW)=μZnONW一μZn(metal)一(1/2)μO2 還有，μAg的計(jì)算，是選擇了Ag2O(The reservoir chosen for Ag is Ag2O, and the chemical potential of Ag in the two limiting oxygen environments are obtained from the equilibrium conditions),即是Ag在兩個(gè)O極限下的化學(xué)勢(shì)可以由以下平衡條件得出： 2μAg+μO=μAg2O 這里的意思應(yīng)該就是指，用μO(O-rich)和μO(Zn-rich),從而得到兩種極限條件下的μAg，這樣理解對(duì)嗎各位大俠？？ 還有一個(gè)問題，這兒提到的O-rich conditions和Zn-rich conditions，具體指的是，在納米線摻雜時(shí)的不同摻雜位置，還是真正意思上的兩個(gè)理論極限？？我可以這樣理解嗎？？就是在計(jì)算形成能的時(shí)候，直接用得到的在兩種極限條件下化學(xué)勢(shì)代入形成能公式，從而計(jì)算出形成能，這樣做可以嗎？？？ 哪位大俠也計(jì)算過納米線摻雜后的形成能，請(qǐng)指點(diǎn)指點(diǎn)，還有其他的方法嗎，比較迷惑啊  先謝謝各位大俠了啊 |
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
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你所提到的那篇文章里的做法不全。 1、先計(jì)算fcc Ag, hcp Zn, O2分子，Ag和O形成的氧化AgO, Ag2O3, Ag2O, Ag3O4; Zn和O形成的氧化物ZnO2, ZnO等的總能； Ag與Zn形成的化合物AgZn和Ag5Zn8的總能 2、由上一步得到總能，計(jì)算出各個(gè)化合物(AgO, Ag2O3, Ag2O, Ag3O4, ZnO2, ZnO, AgZn和Ag5Zn8)的形成能。 3、根據(jù)這些化學(xué)物的形成能與Zn化學(xué)勢(shì)、Ag化學(xué)勢(shì)、氧化學(xué)勢(shì)的等式關(guān)系，以及不等式，采用linear programming(線性規(guī)劃)的方法可導(dǎo)出Zn化學(xué)勢(shì)和Ag化學(xué)勢(shì)的變化范圍。linear programming的方法，需要自己動(dòng)手編寫代碼來實(shí)現(xiàn)。比如excel或python里的numpy。 http://www.tceic.com/72g416250722192k4536l6h3.html http://docs.scipy.org/doc/scipy/ ... timize.linprog.html 假設(shè)Zn, Ag, O的化學(xué)勢(shì)分別為x, y, z(也就是delta \mu = \mu -mu_0); AgO, Ag2O3, Ag2O, Ag3O4, ZnO2, ZnO, AgZn和Ag5Zn8的形成能分別為 f1, f2, f3, f4, f5, f6, f7, f8（單位為eV/分子式). x =< 0; y = <0; z = < 0; y+z =< f1; 2y+3z =<f2; 2y+z =<f3; 3y+4z =<f4; x+2z =<f5; x+z =<f6; x+y =<f7; 5y+8x=<f8; 由這些不等式就可以確定x, y, z的范圍。 考慮到ZnO是被摻雜的主體材料，可以將上面與ZnO的不等式(x+z=<f6)改為等式(x+z=f6)的限制條件。 知道了O的化學(xué)勢(shì)，可將它轉(zhuǎn)換為O2的溫度和壓強(qiáng)關(guān)系。如： J. Appl. Phys. 115, 124104 (2014); http://dx.doi.org/10.1063/1.4869539 （附，想做缺陷和摻雜方面的計(jì)算研究，要合作的話可找我。） |
29樓2016-06-17 14:34:24
acridine
木蟲 (正式寫手)
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狗狗529(金幣+2): 謝謝參與
WDD880227: 金幣+2, 多謝指導(dǎo) 2012-06-20 18:29:03
狗狗529(金幣+2): 謝謝參與
WDD880227: 金幣+2, 多謝指導(dǎo) 2012-06-20 18:29:03
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對(duì)于計(jì)算過程以及公式的理解沒有太大的問題。 至于這里的富O或富Zn，代表真實(shí)反應(yīng)過程中反應(yīng)物配比的極限情況，比如這里可以分別看做反應(yīng)物中O2完全過量和Zn完全過量這兩種極限情形。 而計(jì)算形成能的時(shí)候并非將兩種情形的化學(xué)勢(shì)同時(shí)代入公式，而是通過兩種情形的化學(xué)勢(shì)分別得到兩種情況下的形成能。 一般來說形成能都是使用類似的公式進(jìn)行計(jì)算，只是根據(jù)反應(yīng)的不同，其中各個(gè)元素化學(xué)勢(shì)之間的關(guān)系會(huì)有所不同。 |
8樓2012-06-20 16:25:37
21樓2012-06-23 15:06:35
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7樓2012-06-20 16:25:34
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11樓2012-06-20 20:22:51
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acridine
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WDD880227: 金幣+1, 鼓勵(lì)交流 2012-06-21 08:32:07
小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
WDD880227: 金幣+1, 鼓勵(lì)交流 2012-06-21 08:32:07
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這個(gè)已經(jīng)不算復(fù)雜的了。 其實(shí)形成能的公式就是前面給出的，本身并不復(fù)雜，所以也不存在所謂更好的方法。 你覺得麻煩的地方應(yīng)該是化學(xué)勢(shì)的討論，其而本質(zhì)上的過程是：討論各種反應(yīng)條件下各個(gè)元素的化學(xué)勢(shì)，并由此化學(xué)勢(shì)得到該反應(yīng)條件下的形成能。 所以這個(gè)討論是否復(fù)雜并不是你選擇的方法所決定的，而是取決于你所模擬的反應(yīng)是否復(fù)雜。 如果反應(yīng)條件是固定不變的，那么計(jì)算該反應(yīng)條件下的形成能就可以 而象你給出的例子，是想要討論不同反應(yīng)配比對(duì)形成能的影響，那么就要計(jì)算多個(gè)形成能 如果反應(yīng)條件中還涉及溫度、壓強(qiáng)等等參數(shù)，那么討論的過程就更復(fù)雜了。 |
16樓2012-06-20 22:05:24
duyujie442
鐵桿木蟲 (著名寫手)
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wuli8
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2012-06-20 15:23
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狗狗529(金幣+2): 謝謝參與
2012-06-20 16:13
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2012-06-20 16:16
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sesame_oil10樓
2012-06-20 16:37
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Feynmanux28樓
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Feynmanux33樓
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