DASP 雙鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的快速計(jì)算預(yù)測(cè)

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 雙鈣鈦礦材料穩(wěn)定性的快速計(jì)算預(yù)測(cè) 5.5.3-5.5.3.2的內(nèi)容。

5.5.3. Rb2LiInI6 （預(yù)測(cè)結(jié)果：不穩(wěn)定）

5.5.3.1. 準(zhǔn)備POSCAR與dasp.in

材料 Rb2LiInI6 的POSCAR文件可參考 Materials Project 數(shù)據(jù)庫(kù)獲得，需用戶自行優(yōu)化或設(shè)置晶體結(jié)構(gòu)。本案例采取的POSCAR文件如下：

在dasp.in文件中，用戶需根據(jù)自身情況設(shè)置任務(wù)腳本相關(guān)參數(shù)，并設(shè)置tsc_only = T以及database_api。具體可參考 Cs2AgBiCl6 案例所述。

5.5.3.2. 計(jì)算與分析

host結(jié)構(gòu)的總能計(jì)算（與MP參數(shù)保持一致）：

TSC模塊將使用MaterialsProject數(shù)據(jù)庫(kù)提供的輸入?yún)?shù)（INCAR，KPOINTS，POTCAR）對(duì)用戶給定的原胞做結(jié)構(gòu)優(yōu)化和靜態(tài)計(jì)算，該計(jì)算得到的總能與MP數(shù)據(jù)庫(kù)的總能是可比的(參照前文案例)。

穩(wěn)定性與關(guān)鍵雜相快速分析：

TSC模塊將搜尋MP數(shù)據(jù)庫(kù)上所有與Rb2LiInI6相競(jìng)爭(zhēng)的雜項(xiàng)，根據(jù)本步驟的輸出文件materials_info.yaml可以發(fā)現(xiàn)，所有考慮到的雜項(xiàng)包括：

通過(guò)DFT計(jì)算的Rb2LiInI6的總能與MP數(shù)據(jù)庫(kù)中雜相的總能，判斷出Rb2LiInI6是不穩(wěn)定的。在2tsc.out中可看到相關(guān)的信息：

K2LiYF6的 energy_above_hull （eV/atom） 數(shù)值輸出在文件materials_info.yaml中，其值為正，與“該化合物不穩(wěn)定”的分析結(jié)果相符。

其分解產(chǎn)物包括RbInI4、LiI、RbI，這一點(diǎn)也可從輸出文件materials_info.yaml獲知：

由于K2LiYF6不穩(wěn)定，目前本模塊無(wú)法判斷出關(guān)鍵雜相，也無(wú)法輸出穩(wěn)定區(qū)域圖像，而且，TSC模塊不會(huì)進(jìn)一步做第二階段的計(jì)算。

若用戶仍然希望做第二階段計(jì)算，獲得穩(wěn)定區(qū)域化學(xué)勢(shì)，則可以按照2tsc.out文件的提示，可以設(shè)置excluded_phase來(lái)排除某些雜項(xiàng)對(duì)目標(biāo)化合物穩(wěn)定性的影響，一般選擇排除分解物中的一種或多種，來(lái)使得目標(biāo)化合物擁有可參考的穩(wěn)定區(qū)域。

即，在dasp.in文件中設(shè)置excluded_phase = RbInI4或excluded_phase = LiI，亦或excluded_phase = RbInI4 RbI等 ，然后重新運(yùn)行 TSC 模塊。此時(shí)，有可能該化合物仍然不穩(wěn)定，則可以將當(dāng)前分解路徑中的某些化合物追加寫(xiě)入excluded_phase，然后再次運(yùn)行TSC模塊。（可參考K2LiYF6的分析過(guò)程）