DS-PAW hse雜化泛函計(jì)算

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第一性原理平面波密度泛函計(jì)算軟件DS-PAW是Device Studio平臺下的一款使用C++開發(fā)的國產(chǎn)第一性原理密度泛函計(jì)算軟件，使用平面波作為基函數(shù)組，其贗勢是使用投影綴加平面波方法構(gòu)造的。

DS-PAW能夠應(yīng)用于不同場景，例如金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、表面、磁性、非磁性和鋰電等；能夠精確預(yù)測材料的電子分布；能夠進(jìn)行原子幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化；能夠廣泛的應(yīng)用于材料科學(xué)領(lǐng)域。????????

本期將給大家介紹DS-PAW hse雜化泛函計(jì)算的內(nèi)容。

2.10.hse雜化泛函計(jì)算

本節(jié)將以Si體系為例，介紹DS-PAW程序通過自洽中直接計(jì)算能帶的方法計(jì)算雜化泛函能帶，觀察使用雜化泛函計(jì)算后能帶帶隙的變化。

2.10.1.??Si雜化泛函計(jì)算輸入文件

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輸入文件包含參數(shù)文件ioband.in和結(jié)構(gòu)文件structure.as，ioband.in如下：

ioband.in輸入?yún)?shù)介紹：

在雜化泛函計(jì)算中可以盡量保留sys.和cal.的參數(shù)到ioband.in中，之后設(shè)置雜化泛函計(jì)算特有的參數(shù)即可：

• sys.hybrid:是否進(jìn)行雜化泛函計(jì)算的開關(guān)，true表示引入雜化泛函計(jì)算；

• sys.hybridType:指定雜化泛函的類型，此例為HSE06；

structure.as文件同自洽計(jì)算。（見2.2節(jié)）

2.10.2.run程序運(yùn)行

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準(zhǔn)備好輸入文件ioband.in和structure.as上傳到服務(wù)器上運(yùn)行，按照結(jié)構(gòu)弛豫中介紹的方法執(zhí)行DS-PAW ioband.in。

2.10.3.analysis計(jì)算結(jié)果分析?

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根據(jù)上述的輸入文件，計(jì)算完成之后將會得到DS-PAW.log、band.json這2個文件。處理band.json的方法同（見2.3節(jié)）能帶計(jì)算的方法，DS處理得到的bandplot.png文件如下所示，能帶圖表明打開雜化泛函計(jì)算后價(jià)帶與導(dǎo)帶之間的帶隙變大，約為1.2394eV，不進(jìn)行雜化泛函計(jì)算得到的能帶帶隙約為0.6433eV。

2.10.4.修改雜化泛函Alpha系數(shù)

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2.10.1章節(jié)展示的雜化泛函方法為HSE06，其對應(yīng)的雜化泛函系數(shù)為默認(rèn)值0.25，DS-PAW2022A版本新增sys.hybridAlpha和sys.hybridOmega參數(shù)用于控制雜化泛函相關(guān)系數(shù)，以sys.hybridAlpha為例， 若對2.10.1的計(jì)算參數(shù)做如下修改進(jìn)行分別完成兩次計(jì)算：scf.in和band.in中增加參數(shù)sys.hybridAlpha=0.20，以及scf.in和band.in中增加參數(shù)sys.hybridAlpha=0.30，得到的能帶對比圖如下所示，分析該圖可得通過加大sys.hybridAlpha系數(shù)可以使能帶帶隙進(jìn)一步增大。從band.json文件中可讀取當(dāng)sys.hybridAlpha分別取值0.20、0.25、0.30時(shí)，對應(yīng)帶隙值分別為1.1146、1.2394、1.3665。

審核編輯 ：李倩