雙鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的快速計算預測

DASP (Defect and Dopant ab-initio Simulation Package)是一款半導體缺陷和雜質性質的第一性原理計算模擬軟件包，該軟件包能針對輸入的半導體晶體結構，基于材料基因組數(shù)據(jù)庫和第一性原理軟件包，自動計算并輸出半導體的熱力學穩(wěn)定性，缺陷和雜質形成能及離化能級，半導體樣品中缺陷、雜質和載流子濃度及費米能級，關鍵缺陷和雜質誘導的光致發(fā)光譜、載流子輻射和非輻射俘獲截面及少子壽命。

針對任一半導體，DASP軟件可以計算給出如下性質：熱力學穩(wěn)定性、元素化學勢空間的穩(wěn)定范圍、缺陷（含雜質，下同）形成能、缺陷轉變能級、各生長條件下的費米能級、載流子和缺陷濃度、缺陷的光致發(fā)光譜、缺陷對載流子的俘獲截面、輻射和非輻射復合速率等。

本期將給大家介紹DASP 雙鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的快速計算預測 5.5.2.3 的內(nèi)容。

5.5.2.3. 追加計算與分析

在本例中，排除某些特定雜項后使得目標化合物存在穩(wěn)定區(qū)域的dasp.in文件參數(shù)如下所示：

本案例中排除的雜相包括 K2LiYF6，K2YF5，LiF，KLiYF5，LiYF4。

對于不穩(wěn)定的化合物，由于排除的雜相不同，穩(wěn)定區(qū)域可能不同，上述參數(shù)僅供參考。

因為總能計算已經(jīng)完成，因此很快可以在2tsc.out中可看到相關的穩(wěn)定性分析信息：

并且針對上述信息中提到的關鍵雜相，第二階段的計算已經(jīng)開始，2tsc.out如下：

若有發(fā)現(xiàn)存在任務計算出錯，可自行修改第一性計算所需相關參數(shù)，如INCAR或KPOINTS等文件內(nèi)容，然后再次運行TSC，具體可參考常見問題板塊。

化學勢的計算：

根據(jù)DFT計算的總能，計算K2LiYF6的形成能和化學勢穩(wěn)定區(qū)間，TSC模塊給出14個化學勢的端點值，寫入dasp.in:

在2tsc.out可以看到程序執(zhí)行完畢的輸出：

對于三元與四元的化合物，TSC模塊將輸出穩(wěn)定區(qū)域圖像，及穩(wěn)定區(qū)域各端點處的化學勢。對于二維圖像，通過目錄可以看到：

目錄K2LiYF6/tsc/2d-figures/中的四個文件分別是兩次計算與分析過程中繪制的穩(wěn)定區(qū)域圖像以及圖像中各端點處的化學勢。

查看文件stable_2d.out與fig-K2LiYF6.png。圖fig-K2LiYF6.png的橫縱坐標分別是圖中所標識元素的化學勢，陰影區(qū)域 則是目標化合物的穩(wěn)定區(qū)域，其邊界的每一條線 是相應所標識材料恰好處于形成與未形成的臨界情況下的化學勢曲線，這是第一次計算與分析過程輸出的圖像。

K2LiYF6的穩(wěn)定區(qū)域圖（來自MP數(shù)據(jù)庫）

查看文件stable_recalc_2d.out與fig-K2LiYF6_recalc.png，這是第二次計算與分析過程輸出的數(shù)據(jù)與圖像。

K2LiYF6的穩(wěn)定區(qū)域圖（來自第二階段分析）

對于三維圖像，通過目錄可以看到：

目錄K2LiYF6/tsc/3d-figures/中的四個文件分別是兩次計算與分析過程中繪制的穩(wěn)定區(qū)域圖像以及圖像中各端點處的化學勢。

查看文件stable.out與fig-K2LiYF6_3d.png。圖fig-K2LiYF6_3d.png中所標識三種元素的化學勢構成三個坐標軸，紅色線條包圍區(qū)域為K2LiYF6的三維穩(wěn)定區(qū)域，這是第一次計算與分析過程輸出的圖像，該區(qū)域各點坐標可通過文件stable.out獲取。

K2LiYF6的三維穩(wěn)定區(qū)域圖（來自MP數(shù)據(jù)庫）

查看文件stable_recalc_3d.out與fig-K2LiYF6_3d_recalc.png，這是第二次計算與分析過程輸出的數(shù)據(jù)與圖像。

K2LiYF6的三維穩(wěn)定區(qū)域圖（來自第二階段計算）

審核編輯：湯梓紅