石墨烯 graphene MS建模方法

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1、打开material studio,新建一个工程,导入石墨graphite.msi(也可以自己build,然后添加原子)。 2、build->make p1(目的是消除对称性,这样才能够删除一层原子)。 3、删除一层原子(选中原子->delete)。 4、修改晶格参数:build->crystal->rebuild crystal,设置方位角 , , 5、构建supercell(方便掺杂,也为了好看):build->symetry->supercell,构建一个5x5x1的超原胞。 6、cleave surface(为了能够添加真空层):build->surface->cleave surface,(h,k,l)改为(0,0,-1) 7、添加20埃真空层(添加真空层是为了减小层与层之间的影响,至少20埃,大点没关系,最多是计算时时间长一点):build->srystal->build vacuum。构建好后,模型如下:两种模型的建立方法:第一种,导入软件内置模型执行file – import –structure –ceramics – graphite.msi,获得双层石墨烯,层间距为0.34nm,将其扩充为6层,选定一层,将其移动到模型正中央,模型厚度为0.68*3nm;第二种方法,建立晶胞,选择模型为第183型,设置参数为2.46、2.46和3.4,然后将碳原子添加进去,设置坐标为0.333、0.667和0.500,获得厚度为0.34nm的晶胞,将其扩充为6层,因此它的厚度与第一种一样。现在要确定两种模型的结点个数,为使体积接近,分别将其扩充为145和128个结点。如图,显而易见,第一种模型边沿布满结点,而第二种模型边沿没有结点。为使模型稳定,对它们初步先进行几何结构优化。优化以前,键角都是120°键长均为0.142nm。几何结构优化后,键长和键角均发生了一些轻微变化。(模型一)(模型二)导入石墨结构后,cleave surface,取石墨的C方向(001),选合适的thickness和position,使之只有一层原子(比如top:1.0,thickness 0.6),得到表面后再build vacuum slab,选thickness(比如20A),slab position可以选负的(比如-10A),这样就得到了,你还可以重新定义二维晶胞的晶格参数(build->symmetry->redefine lattice, 比如选B为-1 2 0,晶格就变成长方形的了,当然也可以在六方晶格的supercell上删掉一些原子得到长方形的supercell),使之更适合你的需要。选择 Import |Structures| ceramics and import graphite.msi .然后选择 ,Build |Symmetry |Make P1,删除其中一层, 把剩下的一层移到中间 ,然后选择 Build |Symmetry | Find Symmetry…|Find Symmetry |Impose Symmetry .接下来选择Build |Symmetry |Supercell ,创建5*5*1的石墨烯超晶胞 .接下来选择 Build |Crystals |Rebuild Crystal ... .把C值增加到15,点击rebuild crystal.Sample Text 优化步骤. 点击 CASTEP 按钮Calculation 打开 CASTEP Calculation对话框. 把 Task从 Energy 改变为 Geometry Optimization .点击 More …打开 CASTEP Geometry Optimization 对话框 .把 Quality 改为 Fine ,然后勾选上 the Optimize Cell 复选框 . 接下来选择 Electronic , 把SCF tolerance 改为 Fine ,然后点击 More …打开 CASTEP Electronic Option对话框. 在 Basis标签下勾选Use custom energy cutoff并键入300.在 k-point 下点击the Custom grid parameters radio .在 the Grid parameters field下 ,把a、b、c依次设置为3、3、1,并关闭对话框 . 最后 , 点击Run。布里渊区积分路径:dirac point应该出现在K点。但是当构建超胞的时候,由于去掉了体系的对称性(make P1),K点不再是MS计算时默认的高对称点了。因此,在计算Band Structure时,MS的选项里没出现K点。有两种解决方法。一是用MS先确定模型的对称性,看看能不能使K点出现。(对于我选取的n×n的平行四边形超胞是可以的。)二是计算Band Structure时直接指定K点的左边。K点坐标是(-0.333,0.667,0).我的n×n超胞G点在C原子上,能带计算是G-->K ,能带在K点相交于fermi面
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