虚拟晶体近似法简介_new.pdf

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1、磁性計算首先透過File==>Import打開來進入structure有內建的分類，可以在在metals/pure-metals資料夾裡找到Ni。一樣在build選單的symmetry裡面去選premitivecell按下去，它會把它轉成premitive。轉成premitivecell之後，點選波浪選單中的Calculation準備開始計算。因為要計算Ni的磁性，所以在setup選單裡面把spinpolarized勾選起來，再把Initialspin設為1，這麼作可以避免系統走入亞穩態。Prop

2、erties部分則與之前相當同。按下Run開始計算。等job跑完之後，會產生Ni.castep檔，在檔案內容最下面部分可以找到IntegratedSpinDensity=0.62287μB，結果和教科書Ming-HsienLee上的理論值(0.6μB)吻合。下面的圖是從教科書上掃描下來的，可以參考看看Ming-HsienLee再來看一下BandStructure，還有DOSMing-HsienLee反鐵磁初始態我們要研究的材料如果是反鐵磁的（也就是說，有些原子的自旋向上，而有些原子的自旋向下），則

3、我們在進行該材料的磁性計算及預測時也應該要採用反鐵磁的初始自化旋組態來作計算。以下步驟說明：請注意反鐵磁初始態現在MS4.0僅支援當電子結構的能量最小化演算法是採用densitymixing時才可以用。雖然DensityMixing是預設選項，但仍需小心有無因前一組計算設定被介面記憶起末來而導致選取到另一種演算法，即EDFT。另一個提醒大家注意的一點，是要給足夠的空軌域，預設值4所代表的是整個超晶胞所有電子數除以2之後，每個k點再多加4個空軌域。對金屬或是磁性計算，只要晶胞內原子數目稍為多一點，空

4、band預設值4是絕對不夠的，原子越多個，空軌域數就必須給更多。空軌域不足時，計算過程的文字輸出檔*.castep會有警告訊息，但計算會繼續，其最終結果也因此可能有錯誤。如果不確定系統中每個原子的自旋電子總合大小，則儘量以大的自旋總合值來做預設會比較好一點。以MnO為例，Mn原子的電子組態是[Ar]3d54s2，簡略地看，每個Mn失去兩個最外層的4s電子剛好給O，因此每個Mn原子"形式"上是有5個d電子。這5個d電子要型成的自旋組態，可以是三上二下淨值1；也可以是5個全向上（同向）淨值5。在不確定

5、最低能量的基態自旋組態情況下，取高spin初始值是一個不錯的選擇。另外，大家也要注意，不同的自旋組態是很有可能有亞穩態的，若非常需要精確地找出最低能量的自旋組態，則應該多試幾種不一樣的初始自旋組態。Ming-HsienLee反鐵磁材料計算這裡要做的是設定個別原子的spin值，以MnO做兩個範例當比照我們都假設Mn的五顆d電子都是自旋同向第一個例子是讓頂角spin=-5，面心三顆spin=5，我叫他3up_1down第一步先Inport-->structure-->metal-oxides-->Mn

6、O進來Ming-HsienLee選取其中一顆Mn，再到左邊的Proterties工具上雙點"FormalSpin"把0更改成5因為對稱性的關係，會使得所有的Mn都變成FormalSpin=5Ming-HsienLee但我們要的是面心FormalSpin=5而已，頂角不是這個要求必須先破壞掉對稱性，所以我們MakeP1沒有對稱性要求之下，我就可以單獨把頂角的FormalSpin指定成-5(因為晶包是週期性排列，頂角的每一顆都是同一顆，所以改一顆頂角就夠了)Ming-HsienLee為了計算上的速度，

7、我們還是希望這樣的模型可以有對稱性所以再FindSymmetry一次Ming-HsienLeeFindSymmetry選單Options請務必勾選FormalSpin才在Find頁面按下"FindSymmetry"，之後按下"ImposeSymmetry"到模型身上(之後請確認，選原子看看是不是設定的Spin值還在)Ming-HsienLeeMing-HsienLee確認之後就可以開啟計算選單確認Spinpolarizes還有Useformalspinasinitial有勾回來的.castep檔裡

8、面有SpinDensity數值Ming-HsienLee對照組的例子是頂角和某一顆面心都是FormalSpin=-5也就是系統的四顆Mn有兩顆自旋向上，兩顆向下，系統總自旋為0看看得到的結果Ming-HsienLee在本單元的練習中，有一個值得我們注意的地方，就是FindSymmetry可以選擇多種的指標來作為其判定對稱性種類之依據。視覺化SpinDensity從Density分析的SpinDensity選項，可以很容易地讓我們看到自旋在不同原子上的方向不一樣。以3u1d的計算結果