表面能计算公式问题

zorow

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？

zorow

有人吗。。。请各位老师给我指点指点。。。

让你变成回忆

我是按照第一个公式计算的。 但是做的不是第一性原理。

zorow

让你变成回忆 发表于 2018-1-11 16:11
我是按照第一个公式计算的。 但是做的不是第一性原理。

感谢回复！
请问您研究的具体是什么呢，选第一个公式的原因是什么

卡开发发

zorow 发表于 2018-1-11 17:01
感谢回复！
请问您研究的具体是什么呢，选第一个公式的原因是什么

用第二个公式。那个n值选取是按照这样的原则：slab的原子数目=n*单胞bulk的原子数目。这样同一个slab层高足够高的时候表面能就只和面积A有关，除以2A的原因是一块固体劈裂后产生两个面。

这些基本定义在wiki（https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_energy）或者一些固体的书籍上就能找到。

zorow

卡开发发 发表于 2018-1-11 19:35
用第二个公式。那个n值选取是按照这样的原则：slab的原子数目=n*单胞bulk的原子数目。这样同一个slab层高 ...

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，是这样的吗？

zorow

卡开发发 发表于 2018-1-11 19:35
用第二个公式。那个n值选取是按照这样的原则：slab的原子数目=n*单胞bulk的原子数目。这样同一个slab层高 ...

另外还有一个问题向您请教：表面能计算中表面积的值就是slab中的晶胞参数a*b吗

卡开发发

zorow 发表于 2018-1-11 20:48
另外还有一个问题向您请教：表面能计算中表面积的值就是slab中的晶胞参数a*b吗

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，是这样的吗？

是的

另外还有一个问题向您请教：表面能计算中表面积的值就是slab中的晶胞参数a*b吗

不一定啊，切出来的Slab有可能γ不是90°，算算平行四边形面积就好了。

zorow

卡开发发 发表于 2018-1-11 21:25
是的

不一定啊，切出来的Slab有可能γ不是90°，算算平行四边形面积就好了。

好的，那就用a*b*sinC算了，谢谢您！

zorow

卡开发发 发表于 2018-1-11 21:25
是的

不一定啊，切出来的Slab有可能γ不是90°，算算平行四边形面积就好了。

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，请问这样的结果正常吗，是不是因为我的计算精度太低(Medium)所致？

追枫少年

卡开发发 发表于 2018-1-11 19:35
用第二个公式。那个n值选取是按照这样的原则：slab的原子数目=n*单胞bulk的原子数目。这样同一个slab层高 ...

老师您好，我在做111切面的时候切出来的两个面不是一样的，这时候也除以2A？
我想用楼主提到的第二个公式测试layers对表面能的影响，得到的是一个折线图，阅读相关文献是趋于平稳的，这样的情况是出现了什么问题，谢谢

卡开发发

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 ...

一般情况相同原子slab比bulk能量高，slab之间距离拉开后能量升高还是正常的。

卡开发发

追枫少年 发表于 2018-1-12 10:49
老师您好，我在做111切面的时候切出来的两个面不是一样的，这时候也除以2A？
我想用楼主提到的第二个公 ...

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...，切出来上表面是A下表面是B，但上下表面能够拼成一个完整的bulk，这样根据表面能的定义来计算是没有问题的。如果上下表面不能满足能够拼成一个bulk，那么其实无法按照定义来计算表面能，另外就是这样构造出来的表面不符合化学计量比。为了保证这个条件，你可以按照整数来增加层高。一般趋势上会有些小的振荡，但这个振荡是衰减的。

追枫少年

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...， ...

感谢老师的精彩解答，我做的工作就是按照4的倍数来增加的层数。正如您说的，上表面是A下表面是B，我认为我的slab模型是满足化学计量比，可是得到的是折线图，在0.1eV的范围震荡，这样的情况如何得到我想要测试的层数呢？

卡开发发

追枫少年 发表于 2018-1-12 11:47
感谢老师的精彩解答，我做的工作就是按照4的倍数来增加的层数。正如您说的，上表面是A下表面是B，我认为 ...

0.1eV的振荡已经不是很大了，你可以考虑再加上workfunction修正看看会不会好点。