雙鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的快速計算預(yù)測

DASP (Defect and Dopant ab-initio Simulation Package)是一款半導(dǎo)體缺陷和雜質(zhì)性質(zhì)的第一性原理計算模擬軟件包，該軟件包能針對輸入的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)，基于材料基因組數(shù)據(jù)庫和第一性原理軟件包，自動計算并輸出半導(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，半導(dǎo)體樣品中缺陷、雜質(zhì)和載流子濃度及費(fèi)米能級，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。

針對任一半導(dǎo)體，DASP軟件可以計算給出如下性質(zhì)：熱力學(xué)穩(wěn)定性、元素化學(xué)勢空間的穩(wěn)定范圍、缺陷（含雜質(zhì)，下同）形成能、缺陷轉(zhuǎn)變能級、各生長條件下的費(fèi)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(fù)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(yù)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(biāo)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(guān)的穩(wěn)定性分析信息：

并且針對上述信息中提到的關(guān)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(wù)計算出錯，可自行修改第一性計算所需相關(guān)參數(shù)，如INCAR或KPOINTS等文件內(nèi)容，然后再次運(yùn)行TSC，具體可參考常見問題板塊。

化學(xué)勢的計算：

根據(jù)DFT計算的總能，計算K2LiYF6的形成能和化學(xué)勢穩(wěn)定區(qū)間，TSC模塊給出14個化學(xué)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(xué)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(xué)勢。

查看文件stable_2d.out與fig-K2LiYF6.png。圖fig-K2LiYF6.png的橫縱坐標(biāo)分別是圖中所標(biāo)識元素的化學(xué)勢，陰影區(qū)域 則是目標(biāo)化合物的穩(wěn)定區(qū)域，其邊界的每一條線 是相應(yīng)所標(biāo)識材料恰好處于形成與未形成的臨界情況下的化學(xué)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(xué)勢。

查看文件stable.out與fig-K2LiYF6_3d.png。圖fig-K2LiYF6_3d.png中所標(biāo)識三種元素的化學(xué)勢構(gòu)成三個坐標(biāo)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(biāo)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