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1、理论计算方法及其应用,谢颖 2016-11-17,体相材料的结构和性质,Contents,体相材料模型的构建 体相材料性质的计算 结构稳定性 热力学稳定性、力学稳定性和振动稳定性 电池的电压、锂离子迁移势垒 电子结构性质 能带结构、态密度、布居分析、载流子有效质量 光学性质 。等等,Materials studio的安装及任务提交,授权文件的安装,启动网关：注意关闭防火墙,授权文件的安装,授权文件的安装,作业怎么提交？,在4楼5楼的微机都能连上服务器 服务器的地址是：192.168.9.1和192.168.9.2 节点：双志强处理器，12核心。 自己机器的设置， 添加192.168.9.*的i
2、p地址 (网络属性ip地址),MS中的设置,Tools菜单sever console,体相材料模型的构建,两个途径 从文献查空间群、晶格常数和原子坐标。利用MS软件界面构建。 从ISCD数据导入CIF结构。 举例： LiMn2O4尖晶石结构 空间群： Fd-3m 晶格常数：a = b = c = 8.245 原子坐标： Li (0, 0, 0), Mn (0.625, 0.625, 0.625) O: 0.3859 原胞的选择及其作用,体相材料模型的构建,Findit的操作 (简单，但是有些问题) 另外，模型可以导出 图片 其它软件所需的格式：vasp，需要Vesta配合 掺杂结构的构建，Li
3、Ni0.5Mn1.5O4 掺杂模型的合理性及建议 相关的能量计算 缺陷模型的构建 相关的能量计算：缺陷生成能。,计算参数设置,体相材料性质的计算,能量：很重要 （哪里找？） 热力学稳定性 反应的焓变可以根据实验数据算，也可以根据总能计算。 注意事项，H和G与总能的关系 G = E + PV TS 对于分子的校正 需要零点能、平动和转动的能量，TS （JANAF） 理想气体定律：PV = nRT = 2.48 kJ/mol,总能量(内能)：-3620.912970836 eV Ti晶体的总能量：-3205.706750320 eV O2分子的总能量：-867.8696517122 eV Ba晶体
4、的总能量：-1398.582090408 eV H = U + PV,约等于U(总能) Formation Enthalpy： -16.964 eV/unit ， -1636.86 KJ/mol 实验值： -1659.797 KJ/mol （298.15K）,结果和讨论：生成焓,热力学稳定性,需要考虑两点， 热力学稳定性是相对的 BaTiO3 BaO + TiO2 情况如何？ 完全脱离态CoO2 ，FePO4和MnPO4,热力学稳定性,可以用能量来研究相图 比如LixCoO2，LixMn2O4的相图,Li2O,CoO (MnO2),O (O2),LixMyOz,锂离子电池的电动势的计算,存在的
5、问题,一般对于后nd周期的金属，由于外层电子数较多，存在很强的电子相关效应 电压不太准 生成焓也有一定偏差， 对电子结构，特别是带隙有显著影响。 需要校正 ： 自旋极化及Hubbard U的设置 其它方法校正（HSE等） 注意：Hubbard U校正只是针对过渡金属,U值对电压的影响,U值对带隙的影响,稳定性：力学稳定性,在受力的条件下，材料会失稳，导致结构相变,计算结果,机理及解释,机理及解释,如何计算力学性能？,稳定性：振动稳定性,问题的提出,立方相钛酸铅、钛酸钡 (Pm-3m),(R3m),4重轴,位移,2重轴,位移,3重轴,位移,(P4mm),(Amm2),机理,如何研究振动稳定性：声子带的计算,振动稳定性,BaTiO3,SrTiO3,电子结构分析,能带结构（结合例子） 如何做分析：数据导入导出 成键分析 载流子有效质量计算： 态密度分析（能带图的积分） 成键分析 布居分析 电子结构分析必须和具体的性质联系起来才有意义。,迁移势垒的分析(很重要，动力学),模型的构建 计算参数的选择 MS和VASP的差异， 结果的分析,光学性质,怎么算的？ 存在的问题！ 希望大家多提问题，这样更有针对性！,The end,
