Castep模块快速入门教程.pdf

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1、用第一性原理预测AlAs的晶格参数背景：最近在密度泛函理论方法(DFT)应用于大周期系统的研究方面的进展在解决材料设计和加工上变得越来越重要。该理论允许对实验数据进行解释，测定材料的潜在性质等等。这些工具可以被用来指导新材料的设计，允许研究者了解潜在的化学和物理过程。本指南描绘了CASTEP是如何使用量子力学方法来测定材料的晶体结构，使用者将学会如何构建晶体结构，设定一个CASTEP几何优化任务，然后分析计算结果。本指南运行的几何优化任务需要耗费巨大的计算时间。1.构建AlAs晶体结构构建晶体结构，需要了

2、解空间群、晶格参数和晶体的内坐标等知识。对AlAs来说，空间群是F-43m，空间群代号为216。基态有两个原子，Al和As的分数坐标分别为(0,0,0)和(0.25,0.25,0.25)，晶格参数为5.6622Å.。第一步是建立晶格。在ProjectExplorer内，右击根目录选择New

3、3DAtomisticDocument。右击该文件，将该文件重新命名为AlAs.xsd。从菜单栏里选择Build

4、Crystals

5、BuildCrystal。BuildCrystal对话框显示出来。点击Entergro

6、up输入216，按下TAB按钮。空间群信息更新为F-43m空间群。选择LatticeParameters标签栏，把值从10.00变为5.662。点击Build按钮。一个空白的3D格子显示在3DAtomistic文件里。现在可以添加原子。选择菜单栏里的Build

7、AddAtoms。使用这个对话框，可以在确定的位置添加原子。在AddAtoms对话框上，选择Options标签栏。确认坐标系统设置为Fractional。选择Atoms标签栏。在Element文本框里，输入Al，然后按下Add按钮。铝原子被添加到结

8、构中。在Element文本框中，输入As。在a、b和c文本框分别输入0.25。按下Add按钮。关闭此对话框。原子被添加到结构中，对称算符被用来建立晶体结构中的剩下的原子。原子也会显示在相邻元胞中，这描绘了AlAs结构的化学键的拓扑图像。从菜单中选择Build

9、Crystals

10、RebuildCrystal...。按下ReBuild按钮。外部原子被移走，并且晶体结构显示出来。可以把显示模式改为球棍模式。右击结构文件，选择DisplayStyle。在Atom标签栏上，选择Ballandstick选项。关闭此对

11、话框。3DViewer内的晶体结构是传统元胞，显示了晶格的立方对称性。CASTEP使用晶格的完全对称性，如果存在的话。这样，每个元胞包含两个原子的原始晶格可被用来计算，这与包含了8个原子的传统晶格不同。电荷密度、键长和每个原子的总能量将是一样的，而不管这个元胞是如何被定义的。这样，在元胞中使用了较少的原子，计算时间将被缩短。Note：在计算磁系统时需要注意对自旋极化的计算，这时候电荷密度自旋波的周期是原始元胞的数倍。选择菜单栏里的Build

12、Symmetry

13、PrimitiveCell。模型文件显示为原始

14、胞。2.设置CASTEP计算任务选择工具条中的CASTEP工具，然后选择Calculation。CASTEP的Calculation对话框显示为：现在需要对结构进行几何优化。把Task改为GeometryOptimization，计算精度设置为Fine。优化的默认设置是只对原子的坐标进行优化。然而，本例中，在对原子坐标进行优化的同时也要对晶格进行优化。按下与Task相关的More…按钮，勾选上OptimizeCell关闭此对话框。当改变计算精度的时候，其他的参数也会自动作相应的变化。选择Propertie

15、s标签栏。在Properties栏里，可以指定需要计算的性质。勾选上Bandstructure和Densityofstates。在实时更新的时候，也可以指定工作控制选项。选择JobControl标签栏，按下More…按钮。在CASTEPJobControlOptions对话框里，改变Updateinterval为30.0s，关闭此对话框。按下Run按钮，关闭对话框。几秒钟后，一个新文件夹出现在ProjectExplorer内，该文件夹包含了所有的计算结果。JobExplorer显示了所有正在运行的工作的状

16、态。它显示了很多有用的信息，包括服务器和工作代码。如果需要，也可以通过此来中止运行工作。在工作运行过程中，四个文件打开了。这些文件包含了晶体结构、在优化过程中的模型的更新，包含了工作设置参数和运行信息的状态文件，以及一个关于总能量和能量、应力、压力和位移为循环次数函数的图表。当工作结束时，文件会被传回到客户端，这个视乎文件的大小而所需时间有所不同。3.分析计算结果当结果文件被传输回来，会得到包含下列的数个文件：•AlAs.xs