《VASP实用教程》第八弹:Materials Studio建模之如何建立真空层!

本文为华算科技撰写的《VASP实用教程》第8篇,全系列约60篇,将在近期陆续更新。

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VASP理论计算都是以相应的模型为基础进行计算的,因此合理建立模型会起到事半功倍的作用。一般三维晶体结构可以将单晶衍射测试得到的数据模型为基础,如果需要进行掺杂或原子替换,只需要通过建模软件手动进行调整即可。

对于一些二维、一维结构则需要手动建立,今天的教程就来和大家一起来分享一下如何建立模型。

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《VASP实用教程》第八弹:Materials Studio建模之如何建立真空层!

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我们建模需要用到的软件是Materials Studio,然后用VESTA软件将cif文件转化为POSCAR文件。对于二维材料的典型代表的石墨烯,网上有很多建模教程,我们在这里不做过多介绍,本教程主要讲解一下如何建立真空层。
我们在做表面模拟时,比如模拟分子吸附到金属表面,需要建立真空层,建立真空层时需要考虑几个方面的问题,首先是真空层的厚度,还有衬底原子的层数。真空层的厚度不宜过小,过小会导致层与层之间产生干扰,过大则会影响计算速度,笔者在计算的时候一般选用20Å。
衬底层数主要看说明什么问题,如果模拟的模型衬底对吸附层原子影响很大,则需要选择较多层数的原子,一般选择3层原子,然后将最下面的原子层固定,模拟体相原子,然后将最上面两层原子放开,这主要考虑自己的计算资源,如果资源充足,可以选择更多层原子,有些文献中选择7层原子,固定3层放开4层进行模拟。
下面我们来说一下如何建立真空层。
建立真空层,首先选择衬底种类,我们选择金为例进行讲解。首先导入金的晶体结构,依次点击file -> import -> structures -> metals -> pure-metals-> Au,即可导入金的晶体结构。
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导入晶体结构后,一般需要先对这个晶体结构进行结构优化,具体的我们在计算实例里面讲解,在这里我们主要讲解建立真空层,然后下一步进行切面。
依次点击Build -> Surfaces -> Cleave Surface,在Thickness处设置衬底原子层数。在Cleaveplane (h k l)处设置需要切的面,我们这里需要切(111)晶面。
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在Options栏选择Resetorientation and origin after cleave,然后单击Cleave,就会显示切好的晶面,如下图所示。
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接下来需要就要建立真空层,以此点选Build -> Crystals -> Build Vacuum Slab Crystal来建立真空层。
在Vacuum orientation处设置真空层方向,Vacuum thickness处设置真空层厚度,然后单击Build即可建立真空层。
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建立真空层后,可以根据自己的体系的晶胞参数来设置衬底的晶格,依次点选Build -> Symmetry -> Redefine Lattice,然后通过设置A、B和C对应的数值来得到自己需要的晶胞参数。
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然后就需要将吸附分子放到所切晶面上,一般吸附分子与晶面距离大约为3-5Å为宜,具体细节在后面的计算实例处进行讲解。
至此,建立真空层的教程就讲解完毕,大家多加练习即可很快掌握,同时建议大家多看看网上的教程,看看不同的人建立模型时的一些习惯,集各家所长,形成自己的风格。
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