表面能计算公式问题

zorow · 发表于 Post on 2018-1-10 16:27:20

本人最近在研究表面能的计算，但是在各种不同地方却见到了各种不同的计算公式：如γ=[Eslab-Ebulk] /2A、γ=[Eslab-n*Ebulk] /2A、γ=[Eslab-Ebulk] /A，并且其中符号的含义也有多种，让我最近十分困惑
请教一下各位老师，在使用MS的CASTEP或者Dmol3模块计算时，表面能公式按照哪个选比较好？

卡开发发 · 发表于 Post on 2025-2-8 12:41:34

elpa 发表于 2025-2-7 21:02
https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_energy
百科里有一段话，似乎是说两个表面要一样才用此公式 ...

昨天有和朋友聊起这事情，但观念未能达到统一，故阐明我个人观点仅供参考：

但凡晶体结构本身符合计量比，如果从：

一个晶体劈开两半，单位面积上产生的能量变化

这样的概念出发，即便当这两个表面不相同也是成对出现，是无法避免的，你或许可以把这样得到的能量看成上下暴露终端各自的贡献的【宏观】平均。如果直接用表面扣除对应块体能量得到的是广延量，除以面积或者折合到合适的计量比是有必要的。wiki的这段话之前还有几段，你也可以再看看。

实验实测的表面能和上述定义会有些许出入，具体涉及到的因素很多，比如：
（1）规整的slab模型不见得是完美无瑕的模拟方案；
（2）一般而言两个相互作用的部分或多或少都会出现驰豫过程。
在这里我没办法开很长的篇幅去说。

elpa · 发表于 Post on 2025-2-7 21:02:41

卡开发发发表于 2018-1-12 11:07
两个面是否是一样的没关系，比如一个AB两种原子构成的晶体沿着晶面方向原子的排列有可能是...ABABAB...， ...

https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_energy
百科里有一段话，似乎是说两个表面要一样才用此公式。
"For a slab, we have two surfaces and they are of the same type, which is reflected by the number 2 in the denominator. To guarantee this, we need to create the slab carefully to make sure that the upper and lower surfaces are of the same type."

魂牵梦绕 · 发表于 Post on 2021-5-6 21:45:01

yiyun520 发表于 2021-4-13 19:55
请问这个E bulk 如何获得呢?

体相的几何优化，相关博硕士论文里面有

魂牵梦绕 · 发表于 Post on 2021-5-6 21:43:49

卡开发发发表于 2020-4-3 07:22
没掺杂的情况没必要扩胞，等同于使用平移对称性。层数的确定需要做层数和表面能的收敛性测试。

大佬，如果是极性表面的话，切出来上下表面是不一样的。例如TiAl3（001）极性表面，slab模型符合化学计量比的话上下表面不一样；上下表面一样又不符合化学计量比。而且要计算极性表面的表面能的话，是需要考虑表面环境中元素的化学势（Ti的化学势），极性表面的表面是一个由元素化学势决定的区间

yiyun520 · 发表于 Post on 2021-4-13 19:55:08

请问这个E bulk 如何获得呢?

ZZ爱学习呀 · 发表于 Post on 2020-4-11 11:19:20

卡开发发发表于 2020-4-3 07:22
没掺杂的情况没必要扩胞，等同于使用平移对称性。层数的确定需要做层数和表面能的收敛性测试。

好的，谢谢老师。

ZZ爱学习呀 · 发表于 Post on 2020-4-3 08:51:22

卡开发发发表于 2018-1-12 11:07
两个面是否是一样的没关系，比如一个AB两种原子构成的晶体沿着晶面方向原子的排列有可能是...ABABAB...， ...

老师，请问计算表面能的时候，切面的层数以及是否需要扩胞应该怎么选取呀？

卡开发发 · 发表于 Post on 2020-4-3 07:22:34

ZZ爱学习呀发表于 2020-4-3 04:46
您好，请问计算表面能的时候，切面的层数以及是否需要扩胞应该怎么选取呀？

没掺杂的情况没必要扩胞，等同于使用平移对称性。层数的确定需要做层数和表面能的收敛性测试。

ZZ爱学习呀 · 发表于 Post on 2020-4-3 04:46:25

zorow 发表于 2018-1-11 20:43
谢谢卡开发发老师的指点！
假如我的bulk有4个A原子，4个B原子，而slab则为8A8B，则n的值即为8/4=2，是这 ...

您好，请问计算表面能的时候，切面的层数以及是否需要扩胞应该怎么选取呀？

卡开发发 · 发表于 Post on 2019-6-3 09:50:30

YMZoey 发表于 2019-6-3 09:03
请问，如果上下两个表面不同的话，那算出来的表面能是哪一个表面的能量呢？

符合计量比的情况应该是这个晶体劈裂形成这两种表面的平均能量。

YMZoey · 发表于 Post on 2019-6-3 09:03:45

卡开发发发表于 2018-1-12 11:07
两个面是否是一样的没关系，比如一个AB两种原子构成的晶体沿着晶面方向原子的排列有可能是...ABABAB...， ...

请问，如果上下两个表面不同的话，那算出来的表面能是哪一个表面的能量呢？

granvia · 发表于 Post on 2018-9-4 19:37:03

zorow 发表于 2018-1-12 10:19
卡开发发老师，我还有一个问题请教您：
在测试真空层厚度时，居然得出了厚度越大表面能越大的结果，请问 ...

可以算算不同厚度下的功函数，看看厚度是否收敛。这个vasp的handout里有算例

小潘潘 · 发表于 Post on 2018-9-4 15:49:00

同学，你好，我是一名量化计算小白，请问你有没有如何用MS计算表面能的文章？最好是步骤详尽些的，以便于我可以模仿，谢谢啦

zorow · 发表于 Post on 2018-1-12 20:20:01

卡开发发发表于 2018-1-12 19:12
不需要。按说没有上下表面不对称的情况，15A左右应该差不多了，如果很有必要的话，你可以测试更大的真空 ...

好的卡开发发老师，谢谢您的指点！

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[CASTEP/Dmol3/MS] 表面能计算公式问题

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