固体物理作业赵旭东.docx

1、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1 ZnO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optimize cell选上。设置好

2、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2 ZnO几何优化进行中图3 ZnO几何优化成功图4 几何优化后查看晶格常数2 ZnO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castep tool窗口，任务选择能量分析，setup下的其它选项不变。在properties下选band structure、density of states和optical properties，注意在选择density of states时，在下面的选项中要选择calculate pdos，计算分波态密度。点击run

3、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castep tools下的analysis，弹出窗口后，选择band stracture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density of states 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optical properities，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2

4、Gpa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4 z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18 ZnO在z轴加2G

5、pa压力后计算成功图19 z轴加2Gpa后的能带图和总态密度图图20 z轴加2Gpa压力后的分波态密度图图21 z轴加2Gpa压力后的光学吸收系数数据图22 z轴加2Gpa的压力后的光学吸收系数波形图5 ZnO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elastic constants，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23 ZnO弹性常数计算成功在analysis中选择elastic constants，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ZnO Elastic Constants.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ZnO Elastic Constants.txt文件