固体物理作业赵旭东.docx

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固体物理作业赵旭东

固体物理castep软件应用

2014403

赵旭东

基于castep的ZnO模型分析计算

1ZnO建模，几何优化

新建一个新的工程文件起名为ZnO，在File文件夹下导入ZnO结构模型，此次导入的ZnO为钎锌矿结构；修改display方式，将模型改为球棍模型；查看晶格常数。

如图1所示。

图1导入ZnO结构模型，查看晶格常数

对ZnO模型进行几何优化。

点击

，在下拉菜单中选择calculation，在弹出的对话框下选择setup。

在相应的对话框中任务选择几何优化，品质选fine，功能选为GGa、PW91。

点击几何优化右侧的more，在弹出的对话框中将optimizecell选上。

设置好后对ZnO进行几何优化，优化进行过程中的截图如图2所示，优化结束成功如图3所示，优化结束后查看晶格常数如图4所示。

图2ZnO几何优化进行中

图3ZnO几何优化成功

图4几何优化后查看晶格常数

2ZnO能带结构、总态密度、分波态密度和吸收系数分析

选中.xsd文件，再次打开casteptool窗口，任务选择能量分析，setup下的其它选项不变。

在properties下选bandstructure、densityofstates和opticalproperties，注意在选择densityofstates时，在下面的选项中要选择calculatepdos，计算分波态密度。

点击run对ZnO优化后的模型结构进行能量计算。

结果如图5所示。

图5能量计算成功

选择casteptools下的analysis，弹出窗口后，选择bandstracture对能带结构进行分析。

能带结构图如图6所示，能带图与态密度图放在一个界面如图7所示。

图6能带结构图

图7能带图与态密度图

选analysis中的densityofstates选partial中的s、p、d、f。

分波态密度如图8所示。

图8分波态密度

在analysis下选opticalproperities，选择absorbtion对ZnO的光学吸收性质进行分析如图9、10所示。

图9吸收系数数据

图10吸收系数波形图

3加2Gpa流水静压力后的能带结构、总态密度、分波态密度和吸收系数分析

选中最新的.xsd文件，在setup下选择几何优化，在more中选择stress选项。

设置2Gpa的流水静压力如图11所示。

图11设置2Gpa的流水静压力

图12加2Gpa的流水静压力后计算进行中

图13加2Gpa的流水静压力后计算成功

图14加2Gpa的流水静压力后的能带图和态密度图

图15加2Gpa的流水静压力后的分波态密度

图16加2Gpa的流水静压力后的光学吸收系数数据

图17加2Gpa的流水静压力后的光学吸收系数波形图

4z轴加2Gpa的压力后的能带结构、总态密度、分波态密度和光学吸收系数分析

图18ZnO在z轴加2Gpa压力后计算成功

图19z轴加2Gpa后的能带图和总态密度图

图20z轴加2Gpa压力后的分波态密度图

图21z轴加2Gpa压力后的光学吸收系数数据

图22z轴加2Gpa的压力后的光学吸收系数波形图

5ZnO弹性常数计算

在castep的下拉菜单中选择calculation，在弹出的对话框中选setup。

在setup中的任务中选择elasticconstants，品质选择fine，功能选择GGa、PW91。

点击run对ZnO进行弹性常数的计算。

图23ZnO弹性常数计算成功

在analysis中选择elasticconstants，对ZnO进行弹性常数分析。

在分析结束后在左侧新生成一个叫做ZnOElasticConstants.txt的文件，打开这个文件可以看到弹性常数

和弹性柔量

，如图24所示。

图24查看ZnOElasticConstants.txt文件