ATK教程：SiC能带结构计算
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Calculating the band structure of a SiC crystal
Calculating the band structure of a SiC
crystal !
Introduction
In this tutorial, you will learn to use VNL VNL for calculating the band structure and
some other properties of a SiC crystal. The purpose of the tutorial is to show
how to operate VNL VNL and ATK ATK, speci ?cally how to set up calculations, run them
and visualize the results.
De?ning a project
1.Open the VNL VNL and create a new project by clicking on Create New. Give the
project a Title (here: “SiC”), select the folder where the information will be
stored, then click OK and Open to start the project.
2.Open the Builder Builder by clicking on the
icon in the toolbar as shown in the
?gure below.Tutorial D1-1
3. Click on Add ? From Database in the menu on the left-hand side of the
Stash
Stash (see ?gure below).
4. Type “SiC” in the search ?eld of the Database
in the list of matches.
bottom side of the screen (see ?gure below).
"Note
Most VNL tools contain a 3D preview of the currently active geometry.
Use the right mouse button to rotate the 3D view, use the scroll wheel to zoom (or hold down Ctrl and right mouse button and move the mouse), and press the scroll wheel and move the mouse to pan the camera (or
hold down Shift and the right mouse button and move the mouse).
"Note
Information about the lattice, including its symmetries (e.g. that the
selected crystal is face centered cubic), can be seen in the lower left
panel.
Setting up the calculation
Once the geometry has been de?ned you are ready to set up the calculation.
Script Generator.
The tool used for this purpose is the Script Generator
Stash, and transfer it to the 1. Make sure that the “SiC” object is selected in the Stash
Script Generator by clicking the icon in the lower-right of the Builder
Builder Script Generator
Script Generator from the pop-up menu.
window, and selecting Script Generator
Builder is automatically minimized.
Script Generator appears and the Builder
The Script Generator
The calculator has defaults for all parameters. However, you should always check them carefully in order to obtain the desired accuracy, not least in terms of which method that should be used. Therefore, double-click the
New Calculator panel. The exchange
icon in the script to open the New Calculator
Basic settings box is LDA, but since this correlation functional in the Basic settings
method does not give a good band gap for semiconductors, select MGGA
[TB09] for the exchange correlation. For improved accuracy, also set the k-
point sampling to (see ?
gure below).
Once you are done, click OK to close the New Calculator New Calculator panel.
5. Double-click the Bandstructure Bandstructure block in the script. You can see that the
suggested route in the Brillouin zone already includes the common
symmetry points for the face centered cubic lattice. Thus, the default
settings are ?ne, however to obtain smoother curves increase the number of
points per segment between each symmetry point to 100.
5×5×5
Bandstructure panel.
Once you are done, click OK to close the Bandstructure
Viewing a calculation script
All physical systems and calculations are handled internally in VNL
VNL as Python scripts. To view the script associated with the calculation you just have de?ned,
Script Generator and click on the icon at the bottom-right side of the Script Generator
select Editor
Editor will appear, displaying the Python script you just have Editor. The Editor
Script Generator (see ?gure
set up with the help of the Builder
Builder and the Script Generator
below).
"Note
By editing the script you can make minor ?nal changes by hand, or introduce advanced procedures like looping over the lattice constant, etc.
Running the script
Job Manager. To
1. Scripts can be run directly from inside VNL
VNL via the Job Manager calculate the SiC band structure, click on the icon at the bottom right side
Job Manager from the pop-up menu.
of the Editor
Editor and select Job Manager
2. Save the script as “SiC.py”.
Machine drop-down Select Machine window, make sure that the Machine
3. In the Select Machine
menu is set to Local, then press OK.
4. The status of the script is shown as “Pending” since the job has not yet been
Run Queue executed. To start the execution of the calculation, press the Run Queue button (see ?gure below).
The state of the job changes to “Running” while the job is being executed. It should take about one minute to complete. When the state of the job in the Job Manager
Job Manager changes to “Finished”, the job is completed.
5. At each stage of the run, you can visualize informative log messages on the
calculation by clicking ?rst on the Status of the Read log task (highlight #1 in the ?gure below), and then on the Show logs
Show logs button (highlight #2 in the ?gure below).
VNL main window.
6. Close the Job Manager
Job Manager and go back to the VNL
Analyzing your results
1. In the VNL
LabFloor panel. If you VNL main window, a new ?le will appear in the LabFloor expand this ?le, you will see that it contains three objects. These correspond to the geometry (“gID000”), the bandstructure (“gID001”) and the electronic density (“gID002”) of the SiC structure you have just calculated.
The left panel, the Analysis
can be performed on the object currently selected in the data viewer. The Bandstructure
1. Make sure that the object “gID001” is selected. Then, in the Analysis
Analysis bar,
click on Bandstructure Analyzer (see picture below).
"Note
You can use Export Export to export the raw data of the band structure to a ?le
that can be used for plotting with a third-party application, or Show Text Show Text
Representation...Representation... to see the data.
1. In the Bandstructure Analyzer Bandstructure Analyzer panel, click on Zoom to rectangle, and
zoom into the direction.
2. Deactivate the Zoom to rectangle option, and use the mouse to measure the
band gap by ?rst selection the valence band at the Gamma point and
dragging the mouse to the conduction band at the X point.
Γ?X
"Note
The calculated band gap, 2.31 eV, is in excellent agreement with the experimental value of 2.36 eV for SiC(fcc), showing the good accuracy of the MGGA functional [TB09] for semiconductor electronic structures.
The geometry and electron density
LabFloor, select the atomic 1. Go back to the VNL
VNL main window. In the LabFloor
Analysis bar, click on General Info to geometry object (“gID000”). In the Analysis
obtain a resume of the settings for the calculation.
Analysis bar to open the Viewer
Viewer tool.
3. The output ?le in the LabFloor
(“gID002”). To view it together with the atomic geometry, go back to the
VNL main window, select both the atomic geometry object LabFloor in the VNL
LabFloor
(“gID000”) and the electron density object (gID002), and drag and drop them
into the icon at the left-hand side of the screen.
4. The Drop selection
want to visualize. Make sure that both objects are selected as shown in the
Grid Visualization Selection window ?rst picture below, then click OK. The Grid Visualization Selection
will automatically pop-up. Select the cut plane as the viewing style, as shown
in the second ?gure below.
5. In this way, you will obtain a cut plane of the electronic density,
superimposed with the atomic geometry, as shown in the picture below.
6. You need to adjust some view settings to get a good picture of the electron
density. Therefore, click on Properties in the Viewer
Viewer panel bar.
7. In the Properties Properties panel, select the colormap “Hot” in the Color map Color map box,
and the plane normal rotation angle to in the Rotation Rotation box (see
?gure below).
θc 145°
To export the plot as an image, right-click on the ?gure and select Export
image.
Performing additional analysis
In this chapter, you will now learn how to generate additional analysis for the
SiC system.
VNL main window, select the atomic geometry object in sic.nc
1. In the VNL
(“gID000”) and drag and drop the object onto the scripter icon on the left
Scripter with the SiC con?guration and a New tool bar. This will open the Scripter
Calculator object.
New Calculator block and check that it has the same settings as 2. Open the New Calculator
used in the previous calculation.
state obtained from the previous calculation. To this end, delete the block
Analysis from Analysis from File block (icon ). Open the Analysis from
“SiC.nc” and the object
Next, add the following blocks to the script:
Open the DensityOfStates
DensityOfStates block, and set the k-point sampling to
11×11×11
as shown in the ?gure below.
CCS V6安装学习流程
CCS V6.0安装学习流程 ---------write by 聆听忧郁 CCS和IAR相同，都是MSP430的开发工具，不同的是CCS是TI自己研发的。既然如此，CCS对于MSP430的开发一定有一些独到之处吧……最独到的地方是CCS有一个Grace模块，能够进行图形化设置并生成对应代码。单片机内部的模块很多，想快速上手相当困难，Grace模块号称能让新手15分钟就能上手操作，可见其配置简单。 ①下载安装： 这个软件是收费的，但是由于TI大学计划的存在，对于我们来说就相当于免费的……首先用学校邮箱注册TI帐号，已注册的可以更改绑定邮箱，改为学校邮箱，这个验证成功后以后包括申请芯片都会很省事的。因为如果不能认定你是学生，将会收到二次验证，得到的免费服务也会特别少。 注册之后直接搜索CCS，然后点击免费版下载，会弹出一个调查，随便填一下就好，不过一定要合理。
填完之后会收到一封邮件，点一下这个链接就回到下载页面了。 下载很慢……下载的时候要注意的就是要关掉防火墙。 ②安装： 说它是安装，其实是边下载边安装……
然后在安装过程中把和MSP有关的东西全打上钩一路无脑NEXT就好了。 CCS最终程序。 软件和IAR一样，是全英文的。不懂的尽管问谷歌好了…… ③Grace模块安装： 传的神乎其神的Grace竟然是外部模块，这让我无法理解…… 打开CCS。 这个钩最好不要打上，因为路径改起来很困难。 首先找到APP中心。
没下载的这里应该是蓝色的按钮，点选它，然后点上面的INSTALL下载，不过下载速度依然很慢。 ④建立工程： 基本上使用默认参数就好。
Mn3Al块体合金下的电子结构计算论文.
Mn3Al块体合金下的电子结构计算论文2019-02-15 摘要：自旋电子学器件在航天、军事等高科技领域，甚至在智能家电、通讯等民用领域都有广泛的利用，因此它也引起了科学家们越来越多的关注。我们将对D03型Mn3Al块体合金的电子结构和磁性利用理论模拟计算方法进行研究。根据理论计算发现Mn3Al合金不仅具有100%的自旋极化率而且还有半金属特性的电子结构。关于合金磁性计算研究表明它是完全反铁磁性材料。Mn3Al 合金是一种半金属完全反铁磁材料，所以研究Mn3Al合金对自旋电子学器件的设计具有重要意义。 关键词：Mn3Al合金；密度泛函理论；电子结构；磁性 自旋电子学器件具有不同于传统半导体器件的优势使它成为21世纪重要的研究方向之一。传统的电子学器件通常是利用电子的电荷特性，而自旋电子学器件是通过电子的自旋和电荷来进行运输的。相对于传统电子学器件来说，自旋电子学器件不仅具有更低的耗能、非易失性、更强大的数据储存能力，而且还具有更快速的信息处理能力和集成度高的.优质特点。除此之外，它在磁记录读出磁头、磁传感器、磁性随机存储器等领域有着广泛的应用前景。尽管自旋电子学器件能够更好地满足科学发展和人类的需要，但是它在实际材料的需求上有着较高的要求。 自旋电子学器件的制作的关键就在于如何能够将不同特征的电子有效的注入到半导体材料中，以此来达到实现自主运输的目的。正如我们所知的，现在很多的材料做成的自旋电子学器件都只能在低温的环境下运行，这带来了很多的不便。所以研究能在高居里温度下运行的自旋电子学器件的材料就显得尤为重要了。研究表明自旋电子学器件的性能和自旋极化率有着密切的联系，如果材料具有高的自旋极化率，也就是说在费米能级附近分别具有自旋向上和自旋向下的电子数目越不平衡，那么自旋电子学器件的性能就越好。近年来，由于半金属材料的优点，使得它成为了大家研究的热点之一。1983年，deGroot及他的团队采用第一性原理计算方法在理论上首次发现half-Heusler合金NiMnSb具有半金属性，越来越多的Heusler合金被研究证实其半金属性并被归为半金属铁磁体。Heusler合金具有独特的磁学性质、形状记忆效应、半金属性、拓扑绝缘等性能，而这些优点就使得这种合金在自旋电子器件的研究中具有重要意义。虽然Mn3Al块体合金具有多种结构，其中最重要的一种结构是 D03型。利用密度泛函理论计算的方法，本文研究了D03型Mn3Al块体合金的电子结构及磁性。 1研究方法 本文采用的第一性原理计算，此次研究所有的计算工作都是在高性能计算机上运行ViennaAb-initoSimulationPackage（VASP）程序完成。计算过程中，我们采用广义梯度近似（GGA）方法，选取缀加投影波（PAW）来描述离子
单晶硅的晶体结构建模与能带计算讲义-(1)
单晶硅的晶体结构建模与能带计算讲义-(1)
单晶硅(其它典型半导体)的晶体结构建模与能带计算 注:本教程以Si为例进行教学，学生可计算Materials Studio库文件中的各类半导体。 一、实验目的 1、了解单晶硅的结构对称性与布里渊区结构特征； 2、了解材料的能带结构的意义和应用； 3、掌握Materials Studio建立单晶硅晶体结构的过程； 4、掌握Materials Studio计算单晶硅能带结构的方法。 二、实验原理概述 1、能带理论简介 能带理论是20世纪初期开始，在量子力学的方法确立以后，逐渐发展起来的一种研究固体内部电子状态和运动的近似理论。它曾经定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点，并进而说明了导体与绝缘体、半导体的区别所在，了解材料的能带结构是研究各种材料的物理性能的基础。 能带理论的基本出发点是认为固体中的电子不再是完全被束缚在某个原子周围，而是可以在整个固体中运动的，称之为共有化电子。但电子在运动过程中并也不像自由电子那样，完全不受任何力的作用，电子在运动过程中受到晶格原
子势场和其它电子的相互作用。晶体中电子所能具有的能量范围，在物理学中往往形象化地用一条条水平横线表示电子的各个能量值。能量愈大，线的位置愈高。孤立原子的电子能级是分立和狭窄的。当原子相互靠近时，其电子波函数相互重叠。由于不同原子的电子之间，不同电子与原子核之间的相互作用，原先孤立原子的单一电子能级会分裂为不同能量的能级。能级的分裂随着原子间距的减小而增加。如图1所示，如果N 个原子相互靠近，单一电子能级会分裂为N个新能级，当这样的能级很多，达到晶体包含的原子数目时，一定能量范围内的许多能级（彼此相隔很近）形成一条带，称为能带。各种晶体能带数目及其宽度等都不相同。相邻两能带间的能量范围称为“带隙”或“禁带”。晶体中电子不能具有这种能量。完全被电子占据的能带称“满带”，满带中的电子不会导电。完全未被占据的称“空带”。部分被占据的称“导带”，导带中的电子能够导电。价电子所占据能带称“价带”。 能带理论最突出的成就是解释了固体材料的导电性能。材料的导电性是由导带中含有的电子数量决定。当电子从价带获得能量而跳跃至导带时，电子就可以在带间任意移动而导电。图2是不同导电性材料的典型能带结构示意图。导体材料，常见的是金属，因为其导带与价带之间的非常小，在室温下，电子很容易获得能量而跳跃至导带而导电；而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导带，所以无法导电；一般半导体材料的能隙约为1至2电子伏特，介于导体和绝缘体之间。半导体很容易因其中有杂质或受外界影响（如光照，升温
CdO电子结构的第一性原理计算
收稿日期:2008205205; 修订日期:2008206230 作者简介:宋永东(19582 ),陕西户县人,副教授.主要从事电子技术与半导体理论的科研和教学工作. CdO 电子结构的第一性原理计算 宋永东1,黄 同2,吕淑媛3 (1.延安大学物理与电子信息学院,陕西延安716000;2.延安大学西安创新学院,陕西西安710100;3.西安邮电 学院电信系,陕西西安710021) 摘要:基于密度泛函理论(Density Functional Theory )框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了岩盐、氯化铯以及纤锌矿构型CdO 的体相结构、电子结构和能量等属性。利用精确计算的能带结构和态密度,从理论上分析了CdO 材料基态属性及其化学和电学特性,理论结果与实验结果相符合,这为CdO 光电材料的设计与大规模应用提供了理论依据。同时,计算结果也为精确监测和控制这一类氧化物材料的生长过程提供了可能性。关键词:CdO ;电子结构;第一性原理;相变 中图分类号:TN201 文献标识码:A 文章编号:100028365(2008)0821106204 Firs t 2Pri ncip le Calc ula ti o n of Ele c t r o nic S t r uc t ur e of CdO SONG Yong 2dong 1,HUANG Tong 2,L V Shu 2yu an 3 (1.College of Physics &Electronic Information ,Yan πan U niversity ,Yan πan 716000,China ;2.Xi πan G reation Collgeg of Yan πan U niversity ,Xi πan 710100,China ;3.Department of T elecommunication ,Xi πan Institute of Post and T elecommunication ,Xi πan 710072,China) Abs t rac t :The phase structure ,electronic structure and energy of CdO in rocksalt ,ce sium chloride and wurtzite are calculated utilizing first 2principle ultra 2soft p seudo 2potential approach of the plane wave based upon the Density Functional Theory (DFT ).The ground state ,electronic and chemical propertie s are analyzed in terms of the precise calculated band structure and density of state ,the theoretical re sults agree well with the experimental value ,and can provide theorical asis for the de sign and application of optoelectronics materials of CdO.Meanwhile ,the calculated re sults can provide the po ssibility for more precise monitoring and control during the growth of CdO materials. Ke y w ords :CdO ;Electronic structure ;First 2principle s ;Phase transformation 透明导电薄膜(TCOS )由于其低的电阻率、高的透光率而成为具有优异光电特性的电子材料之一,现已在太阳能电池[1]、液晶显示器[2]、气体传感器[3]、紫外半导体激光器等领域得到应用。氧化镉(CdO )作为一类宽禁带化合物半导体材料,由于在导电和可见光透过方面具有优异的性能,现已在新型透明导电薄膜方面受到人们的重视,被认为是一种有潜力的光电材料[4～7],可用于太阳能电池、电致变色器件、液晶显示器、热反射镜、平板显示装置、抗静电涂层及光电子装置等领域。与其它透明导电薄膜材料相比,CdO 薄膜具有很多优点,如生长温度低,可在室温下获得结晶取向好的高迁移率薄膜;在未掺杂情况下,由于薄膜中存在大量的间隙Cd 原子和氧空位作为浅施主,因此CdO 薄膜有很高的载流子浓度,使得CdO 在未掺杂 的情况下就有很高的电子浓度和电学性能;同时CdO 薄膜的禁带宽度(E g =2.26eV ,对应的吸收波长在550nm )在太阳可见光辐射区,可以作为Si 、Cd Te 、CuL nSe 2(CIS )等太阳能电池的窗口材料,对应不同的 制备方法,禁带宽度有一定的变化。近年来,基于密度泛函理论的第一性原理计算已用来研究这类材料的光学性质。本文计算了各种构型CdO 电子结构,并与相关文献进行了比较。1 理论模型和计算方法1.1 理论模型 氧化镉是n 型半导体化合物,室温下其稳定的结晶态为立方NaCl 型结构,空间群为Fm 23m ,晶胞参数a =4.674!。另外,CdO 还存在闪锌矿、氯化铯以及纤锌矿型3种亚稳态结构。第一性原理计算表明,大约在89GPa 压力下,立方NaCl 结构的CdO 晶体转变为CsCI 结构,晶胞体积减少约6%,其各种构型的晶体结构如图1所示。
ccs6使用教程图文
CCSv5 使用教程 1、CCSv5 软件的安装 打开CCSv5的安装包，运行安装包主目录下面的ccs_setup_5.2.1.00018.exe，一路next直到安装完成。（注意：安装包应放在英文目录下） 2、注册破解 首次运行CCSv5需要进行注册，按照软件启动提示或者在help菜单栏下打开注册界面，添加安装包license注册文件，提示注册成功，破解完成。 3、仿真器的安装SEED XDS510PLUS 打开仿真器的驱动安装包，在选择安装目录时选择CCSv5安装目录下的ccs 5.2\ccsv5\ccs_base，将驱动安装在此。 4、项目工程的建立 （1）TI官网下载DSP2833x的标准库文件，安装标准库文件。稍后做库文件的整理。 （2）在你常用的盘符下面建立一个DSP Experiment文件夹，在建立一个名为DSPlib的子文件夹，并在DSPLib文件夹下建立名为Cmd，Lib， Source，Prj 的四个文件夹。 （3）打开标准库的安装目录，在DSP2833x_common和DSP2833x_headers 文件夹下整理出*.cmd存放在Cmd文件夹下，主要有下图的文 件。整理出*.h，*.c，*.asm文件存放在Lib文件夹下。如图。
在Source文件夹下建立main.c的文件。至此建立工程必备的文件都已经准备齐。 （4）(4)在DSP Experiment文件夹下建立example1文件夹，并拷贝Cmd，Lib，Source，Prj 到此文件夹下。然后打开 ccsv5，选择默认的工程项 目文件夹为DSP Experiment，并确定。 （5）Project—>New CCS Project，新建工程，并作如下填写。
1977年诺贝尔物理学奖——电子结构理论
1977年诺贝尔物理学奖——电子结构理论1977年诺贝尔物理学奖授予美国新泽西州缪勒山（Murray Hill）贝尔实验室 的P.W.安德森（Philip W.Anderson，1923—）、英国剑桥大学的莫特（Nevill Mott，1905—1996）和美国哈佛大学的范弗莱克（John Van Vleck，1899—1980），以表彰他们对磁性和无序系统的电子结构所作的基础理论研究。 P.W.安德森1923年12月13日出生于美国依利诺斯州的印第安纳波利斯（Indianapolis）。父亲是依利诺斯大学的植物学教授，在他父母的亲友中有许多物理学家，他们激发了P.W.安德森对物理的爱好。中学毕业后，进入哈佛大学，主修数学。可是不久第二次世界大战爆发。P.W.安德森在此期间应召入伍，被分配去学习电子物理，不久派遣到海军研究实验室建造天线。这项工作使他对西方电器公司和贝尔实验室有所了解。战争结束后，P.W.安德森返回哈佛大学，就下决心向物理学家学习，做一名物理学家。在这些物理学家中，以电子结构理论著称的磁学专家范弗莱克是他最敬佩的物理学家之一。他和范弗莱克曾经一起在军事部门工作过，范弗莱克是哈佛大学的著名教授，正是范弗莱克的指引，P.W.安德森后来决心把自己的研究方向定位在固体的电子结构和现代磁学，在范弗莱克的指导下研究了微波和红外光谱的压力增宽。他为了用分子间相互作用解释这些谱线在高密度下增宽的现象，借助于洛伦兹等人的理论发展了一种更普遍的方法，运用于从微波到红外和可见光的光谱学。他还根据已知的分子作用计算出了初步的定量结果。 后来，P.W.安德森的注意力聚焦于绝缘的磁性材料，诸如铁淦氧体和反磁性的氧化物，也就是要研究是什么因素导致原子磁矩和自旋以及人们观测到的那些特殊排列。他在克拉默斯（H.A.Kramers）的“超交换”这一旧概念的基础上，探讨了相互作用的机制。他对相互作用所作的假设可解释自旋花样和居里-奈尔点。 在这项工作之后，P.W.安德森研究了所谓的近藤（Kondo）效应，这个效应涉及磁杂质对极低能自由电子的畸形散射，并对低温状态的情况给出了初步定性解答。这是重正化技术对固体和统计力学问题最早的应用之一。 50年代初，科学家开始研究不同领域的磁共振谱学中的谱线形状和宽度问题。布隆姆贝根、珀塞尔和庞德（Pound）对核共振、范弗莱克对电子共振提出了许多有用的概念，但从观测到的谱线进一步理解原子运动和相互作用，尚需有定量的数学表述。从这一观点看，铁磁共振是一个空白。P.W.安德森对此提供了一种数学上的方法，来处理“交换变窄”和“运动变窄”等问题，并把这些问题与原子运动和交换联系在一起。他还对相互作用和机制进行了许多研究。在铁磁共振方面，他和苏尔（H.Suhl）等人合作，首先提出了杂质增宽和自旋波激发等概念，使这个领域得以澄清。当解释超导电性的BCS理论在1957年刚刚提出时，基本原理问题还存在。P.W.安德森是最早解释这些问题并将巴丁、库珀和施里弗的方法普遍化中的一位。
用vasp计算硅的能带结构
用vasp计算硅的能带结构 在最此次仿真之前，因为从未用过vasp软件，所以必须得学习此软件及一些能带的知识。vasp是使用赝势和平面波基组，进行从头量子力学分子动力学计算的软件包。用vasp计算硅的能带结构首先要了解晶体硅的结构，它是两个嵌套在一起的FCC布拉菲晶格，相对的位置为 (a/4,a/4,a/4), 其中a=5.4A是大的正方晶格的晶格常数。在计算中，我们采用FCC的原胞，每个原胞里有两个硅原子。 VASP计算需要以下的四个文件：INCAR（控制参数）, KPOINTS（倒空间撒点）, POSCAR（原子坐标）, POTCAR（赝势文件） 为了计算能带结构，我们首先要进行一次自洽计算，得到体系正确的基态电子密度。然后固定此电荷分布，对于选定的特殊的K点进一步进行非自洽的能带计算。有了需要的K点的能量本征值，也就得到了我们所需要的能带。 步骤一.—自洽计算产生正确的基态电子密度： 以下是用到的各个文件样本: INCAR 文件： SYSTEM = Si Startparameter for this run: NWRITE = 2; LPETIM=F write-flag & timer PREC = medium medium, high low ISTART = 0 job : 0-new 1-cont 2-samecut ICHARG = 2 charge: 1-file 2-atom 10-const ISPIN = 1 spin polarized calculation? Electronic Relaxation 1 NELM = 90; NELMIN= 8; NELMDL= 10 # of ELM steps EDIFF = 0.1E-03 stopping-criterion for ELM LREAL = .FALSE. real-space projection Ionic relaxation EDIFFG = 0.1E-02 stopping-criterion for IOM NSW = 0 number of steps for IOM IBRION = 2 ionic relax: 0-MD 1-quasi-New 2-CG ISIF = 2 stress and relaxation POTIM = 0.10 time-step for ionic-motion TEIN = 0.0 initial temperature TEBEG = 0.0; TEEND = 0.0 temperature during run
CCS6.0安装图文教程
1. 下载 方式多种多样，本机的软件来源于CCS巴的吧友精华帖，一般非特别官方版权的软件都可以在其软件贴吧论坛能找到资源。 本机下载的是CCS勺最新版本32位软件。 2. 安装步骤 a）下载完成得到2个解压包以及一个lie文件，此处我们安装的是 b）双击进入安装界面，首先会弹出两个窗口，分别提示我们：是否同意检测杀毒软件的存在，和杀毒软件正在运行、是否继续安装。 需要注意的是电脑里面的防病毒软件，如果没有关的话会有如下对话窗，这里建议在安装过程中暂时关闭，如果没有关闭的话，引起安装 失败，请看最后的附录 e）同意安装协议 d）选择安装目录，为了规避风险，请在选择安装目录时尽量避免有中文的目录，安装在C盘底下无疑可以运行的更方便，但此处选用其他 功能盘。 e）选择型号 勾选不同的类别就对应着此次安装的内容，安装的过多的内核类别，会导致运算量增加、软件运行变慢，因此需要对照右侧的 Descriptio n，选择我们需要的类别。 本学期的课程围绕C2000的应用，勾选如图选项足以。就算以后需要拓宽我们的业务范围，也可后续在设置中加入，无须担心。 f）这里选择仿真器，一般可以直接安装ccS隹荐的安装就行，如果是有需要，则根据实际情况进行选择安装，单击Next g）这里是CCSV开始拥有的App Center，根据实际需要进行选择，最后单击Finishing。 h）进度条安装等待完成。 3. 启动及配置 a）找到你的安装目录下，双击ccstudio.exe进入初始化界面。 b）选择的工作区间的放置地址，此处我选择新建根目录下的空白文件。 c）正式进入软件界面，弹出一个对话框，询问是否联网下载刚才我们选中的APP STOR内插件，选择NO。 d）安装我们的license注册列表。 选择Upgrand 的Launch license Setup e）找寻我们最初解压出来的那个license文件，最好把他拖到当前安装目录的文件夹下。 点击Browse选择CCS6_License.Li文件。 安装注册表成功的标志是，原本出现在左下角的Free Lice nse变成在 右下角的Full Licensa f）至此，所有安装完成，可以享用美味大餐啦！ 对了，不要忘记创建快捷方式，再拖到到桌面啊A _八，此版本不能在桌面出现快捷方式，也无法在开始菜单中自动添加启动方式，需 要手动。 4. 附录
半导体材料能带测试及计算
半导体材料能带测试及计算 对于半导体，是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，其具有一定的带隙(E g)。通常对半导体材料而言，采用合适的光激发能够激发价带(VB)的电子激发到导带(CB)，产生电子与空穴对。 图1. 半导体的带隙结构示意图。 在研究中，结构决定性能，对半导体的能带结构测试十分关键。通过对半导体的结构进行表征，可以通过其电子能带结构对其光电性能进行解析。对于半导体的能带结构进行测试及分析，通常应用的方法有以下几种(如图2)： 1.紫外可见漫反射测试及计算带隙E g； 2.VB XPS测得价带位置(E v)； 3.SRPES测得E f、E v以及缺陷态位置； 4.通过测试Mott-Schottky曲线得到平带电势； 5.通过电负性计算得到能带位置. 图2. 半导体的带隙结构常见测试方式。 1.紫外可见漫反射测试及计算带隙 紫外可见漫反射测试 2.制样：
背景测试制样：往图3左图所示的样品槽中加入适量的BaSO4粉末（由于BaSO4粉末几乎对光没有吸收，可做背景测试），然后用盖玻片将BaSO4粉末压实，使得BaSO4粉末填充整个样品槽，并压成一个平面，不能有凸出和凹陷，否者会影响测试结果。 样品测试制样：若样品较多足以填充样品槽，可以直接将样品填充样品槽并用盖玻片压平；若样品测试不够填充样品槽，可与BaSO4粉末混合，制成一系列等质量分数的样品，填充样品槽并用盖玻片压平。 图3. 紫外可见漫反射测试中的制样过程图。 1.测试： 用积分球进行测试紫外可见漫反射（UV-Vis DRS），采用背景测试样（BaSO4粉末）测试背景基线（选择R%模式），以其为background测试基线，然后将样品放入到样品卡槽中进行测试，得到紫外可见漫反射光谱。测试完一个样品后，重新制样，继续进行测试。 ?测试数据处理 数据的处理主要有两种方法：截线法和Tauc plot法。截线法的基本原理是认为半导体的带边波长（λg）决定于禁带宽度E g。两者之间存在E g(eV)=hc/λg=1240/λg(nm)的数量关系，可以通过求取λg来得到E g。由于目前很少用到这种方法，故不做详细介绍，以下主要来介绍Tauc plot法。 具体操作： 1、一般通过UV-Vis DRS测试可以得到样品在不同波长下的吸收，如图4所示; 图4. 紫外可见漫反射图。
CCS v5的安装及使用教程
目录 第二章软件的安装与应用 (1) 2.1 CCSv5.1的安装 (1) 2.2 利用CCSv5.1导入已有工程 (4) 2.3 利用CCSv5.1新建工程 (6) 2.4 利用CCSv5.1调试工程 (9) 2.5 CCSv5.1资源管理器介绍及应用 (16) 第二章软件的安装与应用 CCS（Code Composer Studio）是TI公司研发的一款具有环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等功能的集成开发环境，能够帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分析等工作。CCSv5.1为CCS软件的最新版本，功能更强大、性能更稳定、可用性更高，是MSP430软件开发的理想工具。 2.1 CCSv5.1的安装 （1）运行下载的安装程序ccs_setup_5.1.1.00031.exe，当运行到如图2.1处时，选择Custom 选项，进入手动选择安装通道。 图2.1 安装过程1 （2）单击Next得到如图2.2所示的窗口，为了安装快捷，在此只选择支持MSP430 Low Power MCUs的选项。单击Next，保持默认配置，继续安装。
图2.2 安装过程2 图2.3 软件安装中
图2.4 软件安装完成 （3）单击Finish，将运行CCS，弹出如图2.5所示窗口，打开“我的电脑”，在某一磁盘下，创建以下文件夹路径：-\MSP-EXP430F5529\Workspace，单击Browse，将工作区间链接到所建文件夹，不勾选"Use this as the default and do not ask again"。 图2.5 Workspace选择窗口 （4）单击OK，第一次运行CCS需进行软件许可的选择，如图2.6所示。 在此，选择CODE SIZE LIMITED(MSP430)选项，在该选项下，对于MSP430，CCS免费开放16KB的程序空间；若您有软件许可，可以参考以下链接进行软件许可的认证：https://www.360docs.net/doc/dc8291743.html,/index.php/GSG:CCSv5_Running_for_the_first_time，单击Finish即可进入CCSv5.1 软件开发集成环境，如图2.7所示。
能带理论--能带结构中部分概念的理解小结
本文是关于能带结构概念部分学习的小结，不保证理解准确，欢迎高中低手们批评指教，共同提高。 能带结构是目前采用第一性原理(从头算abinitio)计算所得到的常用信息，可用来结合解释金属、半导体和绝缘体的区别。能带可分为价带、禁带和导带三部分，导带和价带之间的空隙称为能隙，基本概念如图1所示。 1. 如果能隙很小或为0,则固体为金属材料，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至传导带而导电；而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只
要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。 2. 能带用来定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点。价带（valenc e band），或称价电带，通常指绝对零度时，固体材料里电子的最高能量。在导带（conduction band）中，电子的能量的范围高于价带（v alence band），而所有在传导带中的电子均可经由外在的电场加速而形成电流。对于半导体以及绝缘体而言，价带的上方有一个能隙（b andgap），能隙上方的能带则是传导带，电子进入传导带后才能再固体材料内自由移动，形成电流。对金属而言，则没有能隙介于价带与传导带之间，因此价带是特指半导体与绝缘体的状况。 3. 费米能级(Fermi level)是绝对零度下电子的最高能级。根据泡利不相容原理，一个量子态不能容纳两个或两个以上的费米子(电子)，所以在绝对零度下，电子将从低到高依次填充各能级，除最高能级外均被填满，形成电子能态的“费米海”。“费米海”中每个电子的平均能量为（绝对零度下）为费米能级的3/5。海平面即是费米能级。一般来说，费米能级对应态密度为0的地方，但对于绝缘体而言，费米能级就位于价带顶。成为优良电子导体的先决条件是费米能级与一个或更多的能带相交。
电感理论与计算
一、电感器的定义 1.1 电感的定义： 电感是导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与生产此磁通的电流之比。 当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。根据法拉弟电磁感应定律－－－磁生电来分析，变化的磁力线在线圈两端会产生感应电势，此感应电势相当于一个“新电源”。当形成闭合回路时，此感应电势就要产生感应电流。由楞次定律知道感应电流所产生的磁力线总量要力图阻止原来磁力线的变化的。由于原来磁力线变化来源于外加交变电源的变化，故从客观效果看，电感线圈有阻止交流电路中电流变化的特性。电感线圈有与力学中的惯性相类似的特性，在电学上取名为“自感应”，通常在拉开闸刀开关或接通闸刀开关的瞬间，会发生火花，这就是自感现象产生很高的感应电势所造成的。 总之，当电感线圈接到交流电源上时，线圈内部的磁力线将随电流的交变而时刻在变化着，致使线圈不断产生电磁感应。这种因线圈本身电流的变化而产生的电动势，称为“自感电动势”。 由此可见，电感量只是一个与线圈的圈数、大小形状和介质有关的一个参量，它是电感线圈惯性的量度而与外加电流无关。 1.2 电感线圈与变压器 电感线圈：导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈，以增强线圈内部的磁场。电感线圈就是据此把导线（漆包线、纱包或裸导线）一圈靠一圈（导线间彼此互相绝缘）地绕在绝缘管（绝缘体、铁芯或磁芯）上制成的。一般情况，电感线圈只有一个绕组。 变压器：电感线圈中流过变化的电流时，不但在自身两端产生感应电压，而且能使附近的线圈中产生感应电压，这一现象叫互感。两个彼此不连接但又靠近，相互间存在电磁感应的线圈一般叫变压器。 1.3 电感的符号与单位 电感符号：L
CeCuGa3电子结构的第一性原理计算研究
CeCuGa3电子结构的第一性原理计算研究 【摘要】我们采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算研究了CeCuGa3材料的电子结构。我们计算确定了其基态磁结构，解释了其形成的原因。 【关键词】稀土金属Ce化合物磁结构费米面电子结构 1 引言 稀土金属Ce化合物由于具有重费米子行为，不同类型的磁有序等独特的物理性质而引起了科学研究的极大兴趣。其中晶体结构为BaAl4的CeCuxGa4-x化合物最为代表。最早报道CeCuGa3在3.5K温度下，其基态为铁磁态[1]。另外Mentink 等人报道直到温度低到0.4K，CeCuGa3基态为顺磁态[2]。而Martin等人通过对多晶CeCuGa3样品的研究，发现材料显示近藤晶格行为并且基态为反铁磁态[3]。最近，Joshi等人再次通过实验对单晶CeCuGa3样品进行了晶体结构和磁学性质的研究，发现材料为4K以下的铁磁态[4]。面对以上对于样品CeCuGa3相互矛盾的磁基态的报道，本文就采用基于密度泛函理论的vasp软件包对该材料的电子结构和磁学性质进行了计算并讨论了其磁基态性质。 2 模型构建和计算方法 CeCuGa3晶体属于四方晶系结构，实验报道空间群为I4/mmm，No.139，如图1所示。 晶格常数a=b=4.273，c=10.44，α=β=γ=90°。本文计算采用基于密度泛函理论（density functional theory，DFT）的V ASP（Vienna ab-initio simulation package）软件包进行计算。计算步骤可以概括为三步：（1）对晶胞模型内部原子位置进行结构优化；（2）对材料进行磁构型计算，确定材料磁性基态。（3）用广义梯度近似法（generalized gradient approximation，GGA）对优化后的理论模型进行单电子能量计算，对单电子能量计算结果进行总态密度（total density of states，TDOS）和分波态密度（partial density of states，PDOS）分析。计算中平面波截断能取250eV，布里渊区积分采用5×5×5的Monkorst-Pack方案，内部原子作用力弛豫到低于0.01eV/，体系总能量收敛于1×10-4eV/atom。 3 结果与讨论 3.1 体系优化 在理论模型计算中，我们采用了文献[4]中的晶格常数即a=b= 4.273，c=10.44，α=β=γ=90°，然后进行原子内部坐标的弛豫。在表1中我们列出了不等价原子坐标的弛豫结果。
如何分析能带图及第一性原理的计算
分析能带图 能带结构是目前采用第一性原理（从头abinitio）计算所得到的常用信息，可用来结合解释金属、半导体和绝缘体的区别。能带可分为价带、禁带和导带三部分，倒带和价带之间的空隙称为能隙，基本概念如图所示： 如何能隙很小或为0 ，则固体为金属材料，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至传倒带而导电；而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料距能导电。 能带用来定性地阐明了晶体中电子运动的普遍特点。价带（valence band），或称价电带，通常指绝对零度时，固体材料里电子的最高能量。在导带（conduction band）中，电子的能量范围高于价带，而所有在传导带中的电子均可经由外在的电
场加速而形成电流。对与半导体以及绝缘体而言，价带的上方有一个能隙（band gap），能隙上方的能带则是传导带，电子进入传导带后才能在固体材料内自由移动，形成电流。对金属而言，则没有能隙介于价带与传导带之间，因此价带是特指半导体与绝缘体的状况。 费米能级（fermi level）是绝对零度下的最高能级。根据泡利不相容原理，一个量 子态不能容纳两个或两个以上的费米子（电子），所以在绝度零度下，电子将从低到高依次填充各能级，除最高能级外均被填满，形成电子态的“费米海”。“费米海” 中每个电子的平均能量为（绝对零度下）为费米能级的3/5。海平面即是费米能级。一般来说，费米能级对应态密度为0的地方，但对于绝缘体而言，费米能级就位于价带顶。成为优良电子导体的先决条件是费米能级与一个或更多的能带相交。 能量色散（dispersion of energy）。同一个能带内之所以会有不同能量的量子态， 原因是能带的电子具有不同波向量（wave vector），或是k-向量。在量子力学中， k-向量即为粒子的动量，不同的材料会有不同的能量-动量关系（E-K relationship）。能量色散决定了半导体材料的能隙是直接能隙还是间接能隙。如导带最低点与价带最高点的K值相同，则为直接能隙，否则为间接能隙。 能带的宽度。能带的宽度或三度，即能带最高和最低能级之间的能量差，是一个非常重要的特征，它是由相互作用的轨道之间的重叠来决定的，因而反应出轨道之间的重叠情况，相邻的轨道之间重叠越大，带宽就越大。
密度泛含理论第八章 全电子(AE)能带理论方法
第八章 全电子（AE）能带理论方法 LMTO和LAPW 全电子方法与赝势方法的主要差别在于 将价电子和芯电子同等处理，原子和固 体能量的自洽迭代，电子密度都是全电 子的，原则上属于最精确的计算方法。 1
2 §1。LMTO 方法 ? 线性化丸盒轨道(L inearized M uffin-T in O rbitals )方法。 Ref.: O.K.Andersen: Phys.Rev. B12, 3060(1975) O.K.Andersen 虽然LMTO 方法已经发展到第三代（FPLMTO ）和第四代(GW or sX-LDA)-FPLMTO 但其方法的物理图像和主要框架仍然是来的LMTO 方法。
Muffin-tin potential 1.MT势（Muffin-tin potential，丸盒势，松饼势） a) 一般不交叠，最大为接触球，势是球对称的。 b) 不同原子有不同的MT半径。R MT=R A，R B。 A B A B A V0 ΔV A ΔV B 2R B 2R A 3
4 1.MT 势（Muffin-tin potential ） c) 球对称势的深度ΔV t (ΔV A , ΔV B )可以不同，与原子有关。d) 球外的MT 势为V 0，是共同的。具体计算时可调整为0。 ?? ?>≤=s r or V s r r V r V '0 ') '()'(0s 是MT 球半径。2. 原子球近似（ASA ） LMTO 方法常常作原子球近似(A tomic S phere A pproximation) 以便简化计算。但应注意： 原胞中原子球的总体积＝原胞体积 因此，原子球近似所取的原子球是相互交叠的。也称Wigner-Seitz 球。 单原子原胞 (7.5.1)
能带结构分析现在在各个领域的第一原理计算
能带图的横坐标是在模型对称性基础上取的K点。为什么要取K点呢？因为晶体的周期性使得薛定谔方程的解也具有了周期性。按照对称性取K点，可以保证以最小的计算量获得最全的能量特征解。能带图横坐标是K点，其实就是倒格空间中的几何点。其中最重要也最简单的就是gamma那个点，因为这个点在任何几何结构中都具有对称性，所以在castep里，有个最简单的K点选择，就是那个gamma选项。纵坐标是能量。那么能带图应该就是表示了研究体系中，各个具有对称性位置的点的能量。我们所得到的体系总能量，应该就是整个体系各个点能量的加和。 记得氢原子的能量线吧？能带图中的能量带就像是氢原子中的每条能量线都拉宽为一个带。通过能带图，能把价带和导带看出来。在castep里，分析能带结构的时候给定scissors这个选项某个值，就可以加大价带和导带之间的空隙，把绝缘体的价带和导带清楚地区分出来。 DOS叫态密度，也就是体系各个状态的密度，各个能量状态的密度。从DOS图也可以清晰地看出带隙、价带、导带的位置。要理解DOS，需要将能带图和DOS结合起来。分析的时候，如果选择了full，就会把体系的总态密度显示出来，如果选择了PDOS，就可以分别把体系的s、p、d、f状态的态密度分别显示出来。还有一点要注意的是，如果在分析的时候你选择了单个原子，那么显示出来的就是这个原子的态密度。否则显示的就是整个体系原子的态密度。要把周期性结构能量由于微扰裂分成各个能带这个概念印在脑袋里。
最后还有一点，这里所有的能带图和DOS的讨论都是针对体系中的所有电子展开的。研究的是体系中所有电子的能量状态。根据量子力学假设，由于原子核的质量远远大于电子，因此奥本海默假设原子核是静止不动的，电子围绕原子核以某一概率在某个时刻出现。我们经常提到的总能量，就是体系电子的总能量。 这些是我看书的体会，不一定准确，大家多多批评啊！ 摘要：本文总结了对于第一原理计算工作的结果分析的三个重要方面，以及各自的若干要点用第一原理计算软件开展的工作，分析结果主要是从以下三个方面进行定性/定量的讨论：1、电荷密度图（charge density）；2、能带结构（Energy Band Structure）；3、态密度（Density of States，简称DOS）。 电荷密度图是以图的形式出现在文章中，非常直观，因此对于一般的入门级研究人员来讲不会有任何的疑问。唯一需要注意的就是这种分析的种种衍生形式，比如差分电荷密图（def-ormation charge density）和二次差分图（difference charge density）等等，加自旋极化的工作还可能有自旋极化电荷密度图（spin-polarized charge density）。所谓“差分”是指原子组成体系（团簇）之后电荷的重新分布，“二次”是指同一个体系化学成分或者几何构型改变之后电荷的重新分布，因此通过这种差分图可以很直观地看出体系中个原子
电子结构计算方法概述
第二章电子结构计算方法概述 物体所表现的宏观特性都由物体内部的微观结构决定，块状材料在力学、热学、电学、磁学和光学等方面的许多基本性质，如振动谱、电导率、热导率、磁有序、光学介电函数、超导等都由电子结构决定1。因此，定量、精确地计算材料的电子结构在解释实验现象、预测材料性能、指导材料设计等方面都具有非常重要的意义和作用，也是一个富有挑战性的课题。 2.1 第一性原理计算方法概述 2.1.1 基本概念 与其它理论计算方法类似，电子结构的计算方法大体上也可划分为两类：半经验（或经验）计算方法与第一性原理(First-Principles)计算方法(也有“从头算（ab initio）”这个叫法)。前者是指在总结归纳某些实验现象与结果的基础上建立起相应的理论模型、计算公式与参数，然后推广应用到研究其它现象和性质的理论方法；后者则指 、电子电量e、普朗仅需采用5个基本物理常数，即电子的静止质量m 克(Plank)常数h、光速c和玻尔兹曼(Boltzmann)常数k B，而不需要其它任何或经验或拟合的可调参数,就可以应用量子力学原理（Schr?dinger方程）计算出体系的总能量、电子结构等的理论方法2。在计算过程中，它只需知道构成体系的各个元素与所需要模拟的环境（如几何结构），因此有着半经验方法不可比拟的优势。
量子力学是20世纪最伟大的发现之一，它构成了整个现代物理学（甚至现代化学）的基石，其矩阵力学形式最先由海森堡（W. K. Heisenberg）于1925年创立。但量子力学最流行的表述形式却是薛定谔（Schr?dinger）于次年建立的与矩阵力学形式等价的波动力学形式，它的核心是粒子的波函数及其运动方程——薛定谔方程。对一个给定的系统，我们可能得到的所有信息都包含在系统的波函数当中。因此，第一性原理计算方法的基本思路就是将多个原子构成的体系理解为由电子和原子核组成的多粒子系统，然后求解这个多粒子系统的薛定谔方程组，获得描述体系状态的波函数Φ以及对应的本征能量——有了这两项结果，从理论上讲就可以推导出系统的所有性质2。 原则上，任何材料的结构和性能都能依照上述基本思路、通过第一性原理计算得到；但实际上，除个别极简单的情况（如氢分子）外，物体中电子和核的数目通常达到1024 /cm3的数量级，再加上如此多的粒子之间难以描述的相互作用，使得需要求解的薛定谔方程不但数目众多，而且形式复杂，即使利用最发达的计算机也无法求解。这正如量子力学的奠基者之一——狄拉克(Dirac)在1929年所说：“量子力学的普遍理论业已完成……作为大部分物理学和全部化学之基础的物理定律业已完全知晓，而困难仅在于将这些定律确切应用时将导致方程式过于复杂而难于求解。”3因此Kohn认为，当系统的电子数目大于103时，薛定谔方程式的直接求解将是个不科学的课题，人们必须针对材料的特点作合理的简化和近似3。