ZnGeP2的本征缺陷計(jì)算之PREPARE模塊運(yùn)行流程

DASP （Defect and Dopant ab-initio Simulation Package）是一款半導(dǎo)體缺陷和雜質(zhì)性質(zhì)的第一性原理計(jì)算模擬軟件包，該軟件包能針對(duì)輸入的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)，基于材料基因組數(shù)據(jù)庫(kù)和第一性原理軟件包，自動(dòng)計(jì)算并輸出半導(dǎo)體的熱力學(xué)穩(wěn)定性，缺陷和雜質(zhì)形成能及離化能級(jí)，半導(dǎo)體樣品中缺陷、雜質(zhì)和載流子濃度及費(fèi)米能級(jí)，關(guān)鍵缺陷和雜質(zhì)誘導(dǎo)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(duì)任一半導(dǎo)體，DASP軟件可以計(jì)算給出如下性質(zhì)：熱力學(xué)穩(wěn)定性、元素化學(xué)勢(shì)空間的穩(wěn)定范圍、缺陷（含雜質(zhì)，下同）形成能、缺陷轉(zhuǎn)變能級(jí)、各生長(zhǎng)條件下的費(fèi)米能級(jí)、載流子和缺陷濃度、缺陷的光致發(fā)光譜、缺陷對(duì)載流子的俘獲截面、輻射和非輻射復(fù)合速率等。

本期將給大家介紹DASP ZnGeP2的本征缺陷計(jì)算 5.4.1.2-5.4.1.3 的內(nèi)容。

5.4.1.2. 使用DASP產(chǎn)生必要輸入文件

新建目錄ZnGeP2，在。/ZnGeP2/目錄內(nèi)同時(shí)準(zhǔn)備好以上的POSCAR文件與 dasp.in 文件，執(zhí)行 dasp 1 ，即可啟動(dòng)PREPARE模塊，此后無需額外操作。DASP會(huì)輸出 1prepare.out 文件記錄程序的運(yùn)行日志。

5.4.1.3. PREPARE模塊運(yùn)行流程

產(chǎn)生超胞：

首先程序?qū)⒏鶕?jù) min_atom=180 和 max_atom=200 的參數(shù)，自動(dòng)尋找最優(yōu)的擴(kuò)胞方案（即盡量使a=b=c且a⊥b⊥c），并給出超胞的 POSCAR 文件。以下為ZnGeP2原胞擴(kuò)成的超胞 POSCAR_nearlycube ：

得到的超胞結(jié)構(gòu)如下圖所示：

ZnGeP2的超胞結(jié)構(gòu)。

馬德隆常數(shù)計(jì)算：

隨后程序?qū)⒏鶕?jù)產(chǎn)生的超胞文件，執(zhí)行馬德隆常數(shù)的計(jì)算，用來描述點(diǎn)電荷與均勻背景電荷的庫(kù)倫相互作用。

以上兩步計(jì)算完成，可觀察 1prepare.out 的輸出如下（其中********表示該任務(wù)的計(jì)算id）：

HSE交換參數(shù)計(jì)算：

程序?qū)⒏鶕?jù)產(chǎn)生的超胞文件，先做 AEXX=0.25 和 AEXX=0.3 的HSE靜態(tài)計(jì)算，從而根據(jù)斜率確定匹配 Eg_real = 2.06 的 AEXX 值。因此，待計(jì)算完成后，可見ZnGeP2/dec/AEXX/目錄內(nèi)如下：

這表明當(dāng) AEXX=0.27 （保留兩位小數(shù)）時(shí)，ZnGeP2超胞的帶隙值為2.06 eV，將參數(shù)寫入 INCAR。同時(shí)從 1prepare.out 可以看到如下日志（其中********表示該任務(wù)的計(jì)算id）：

host超胞原子位置的優(yōu)化：

PREPARE模塊最后一步將根據(jù) level=2 （即PBE優(yōu)化）優(yōu)化超胞內(nèi)所有的原子位置。可見ZnGeP2/dec/relax目錄。同時(shí)也可以在 1prepare.out 可以DASP運(yùn)行結(jié)束的標(biāo)志，并告訴我們下一步需要做TSC模塊的計(jì)算（其中********表示該任務(wù)的計(jì)算id）。

編輯：黃飛