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VASP+AMSET计算形变势

    形变势(Deformation potentials)描述了能带能量随体积变化的变化,计算如下

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S是均匀应力张量,amset计算的形变范围为–0.5%和+0.5 %之间,并取平均值。针对应变张量的每个分量分别计算。为了解释变形细胞间平均静电势的变化,本征值与核心态的平均能级对齐。AMSET包括一个工具来帮助计算形变势。初始输入结构需要完全松弛。

这里以amset软件example里的GaAs为例,POSCAR信息如下

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通过命令得到施加形变的结构文件

amset deform create

终端显示,施加应力为0.5%,识别对称性后施加3个形变。

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产生3个POSCAR,分别标注为1 2 3

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每个形变的POSCAR的具体内容为

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然后执行vasp单点计算(NSW=0),根据软件手册提示,需要将芯能级写入OUTCAR中,也就是需要在INCAR中添加ICORELEVEL 参数。参考:

https://hackingmaterials.lbl.gov/amset/inputs

这里INCAR设置为

ADDGRID = TrueEDIFF = 1E-8PREC = AccurateNSW = 1ICORELEVEL = 1
ISMEAR =  0        SIGMA  =  0.05        NELM   =  90        NELMIN =  6            
ISIF   =  2            EDIFFG = -2E-02    

将amset产生的3个施加形变的和没有施加形变的都执行计算,命名的文件夹分别为 und 1 2 3,计算中INCAR,KPOINTS和POTCAR保持一致。

VASP计算完成后,执行命令获取形变势的数据,这需要将未变形和变形计算的路径作为输入。应首先指定未变形的文件夹,然后指定变形文件夹。命令如下

amset deform read und 1 2 3 

实际计算中请根据自身计算实际情况自定义更改

终端窗口会提示,读取未形变和形变1 2 3文件夹中的数据,并计算不同应变下的能带能量的变化。

Reading bulk (undeformed) calculationReading deformation calculation in 1Reading deformation calculation in 2Reading deformation calculation in 3
Spacegroup: F4̅3m (216)
Found 3 strains:  - [ 0.005  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000]  - [-0.005  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.000  0.000  0.005  0.000  0.000]
After symmetrization found 12 strains:  - [ 0.005  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000]  - [-0.005  0.000  0.000  0.000  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.000  0.000  0.005  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.000  0.005  0.000  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.005  0.000  0.000  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.000 -0.005  0.000  0.000  0.000]  - [ 0.000 -0.005  0.000  0.000  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.000  0.000  0.000  0.000  0.005]  - [ 0.000  0.000  0.000 -0.005  0.000  0.000]  - [ 0.000  0.000  0.000  0.000  0.000 -0.005]  - [ 0.000  0.000  0.000  0.000 -0.005  0.000]  - [ 0.000  0.000  0.000  0.000  0.005  0.000]
Calculating deformation potentials

主要考虑了导带最小值(CBM)和价带最大值(VBM)附近的能带在Γ点(0 0 0)处变化的结果。最后计算得到形变势。

Valence band maximum:  - band:    7  k-point: [  0.00   0.00   0.00  ]  - deformation potential:    [[  2.79   2.62   2.62]     [  2.62   2.79   2.62]     [  2.62   2.62   2.79]]
  - band:    8  k-point: [  0.00   0.00   0.00  ]  - deformation potential:    [[  1.90   1.00   1.00]     [  1.00   1.90   1.00]     [  1.00   1.00   1.90]]
  - band:    9  k-point: [  0.00   0.00   0.00  ]  - deformation potential:    [[  2.71   2.58   2.58]     [  2.58   2.71   2.58]     [  2.58   2.58   2.71]]
Conduction band minimum:  - band:   10  k-point: [  0.00   0.00   0.00  ]  - deformation potential:    [[  7.18   0.42   0.42]     [  0.42   7.18   0.42]     [  0.42   0.42   7.18]]

Deformation potentials written to deformation.h5

最后,形变势的数据会写入到deformation.h5文件中,可通过-o 命令自定义文件名(当然还是h5格式的文件)

在后续执行amset计算的过程中,可参考前文有关amset计算迁移率的教程AMSET计算不同散射机制下载流子迁移率,可将deformation.h5文件和settings.yaml文件放置在一起,执行命令

amset run

会自动读取并显示以用逗号分隔的VBM和CBM两种变形势,单位为eV。

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