Tính cấu trúc vùng năng lượng của khối silicon cấu trúc diamond

.c
om

an

co

ng

Bài thực hành 1

ng

th

Tính cấu trúc vùng năng lượng của khối

cu

u

du
o

silicon cấu trúc diamond

CuuDuongThanCong.com

/>

.c

om
ng

an

co

Xây dựng cấu trúc tinh thể

cu

u

du
o

ng

th

Crystallographic Information File (CIF)

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co

an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

Silicon Crystal Structure : Diamond, face centered cubic lattice (FCC

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du

o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

VESTA opens file : AMS_DATA.cif

an

co

0.0000 0.0000
5.4307 0.0000
0.0000 5.4307

cu

u

du
o

ng

th

a = 5.4307
b = 0.0000
c = 0.0000

ng

Conventional cell

CuuDuongThanCong.com

/>

Conversion of conventional cell to primitive cell (FCC)
Open file : C:\Program Files\Quantum ESPRESSO 64-bit 5.2.0-serial\doc\brillouin_zones.pdf

ng

.c
om

Hãy xem lại phần Wood and matrix notation
của môn Khoa học bề mặt chất rắn!

−𝟎. 𝟓
𝟎
−𝟎. 𝟓

𝟎
𝟎. 𝟓

𝟎. 𝟓

𝟎. 𝟓
𝟎. 𝟓
𝟎

cu

u

du
o

ng

th

an

co

a = 5.4307 Å

Rotation Matrix:

Brillouin zone
kvec.html
CuuDuongThanCong.com

/>

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Rotation Matrix

CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng

co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng

co
an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

Nội dung file Si.primitivecell.vasp

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

Si
1.0 Primitive cell (Å)
3.8400845528
0.0000000000
0.0000000000
-1.9200422764
3.3256107754
0.0000000000
-1.9200422764
1.1085369251
3.1354159078
Si : loại nguyên tử
2 : số mguyên tử
Cartesian : Tọa độ x, y và z (Å) của nguyên tử
0.000000000
0.000000000
0.000000000
1.920042276
1.108536925
0.783853977

CuuDuongThanCong.com

/>

Brillouin zone

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

/>
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om
ng
co

an
th
ng
du
o
u
cu
CuuDuongThanCong.com

/>

.c
om

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

Brillouin zone

CuuDuongThanCong.com

/>

co

ng

.c
om

Tính tốn cấu trúc điện tử của khối diamond silicon
(một primitive cell) bằng Quantum ESPRESSO

ng

th

an

 Tính cấu trúc vùng năng lương (Band
stuctures)

u

du
o

 Tính mật độ trạng thái (Density of StatesDOS; Project Density of States -PDOS)

cu

Xem hứng dẫn tại: />
Hoặc tóm tắt hơn trong file : notes.pdf

CuuDuongThanCong.com

/>

 Tính cấu trúc vùng năng lương (Band stuctures)
1. Gải phương trình Kohn-Sham (Tính trường tự hợp - self-consistent field (scf))
Nội dung file : Si.scf.in

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

&control
pseudo_dir = 'C:\Program Files\Quantum ESPRESSO 64-bit 5.2.0-serial\pseudo‘
calculation = 'scf',
prefix = 'silicon',
outdir = '.\temp'
etot_conv_thr = 1.0D-5,
/
&system
ibrav = 0,
A = 1.0,
nat = 2,
ntyp = 1,
ecutwfc = 20.0
occupations = 'smearing‘, smearing = 'm-p‘, degauss = 0.01
/
&electrons
conv_thr = 1.0D-6,
mixing_beta = 0.7
/
CuuDuongThanCong.com

/>

ng

0.0000000000
0.0000000000
3.1354159078
0.000000000
0.783853977

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ATOMIC_SPECIES
Si 28.086 Si.pbe-n-van.UPF
CELL_PARAMETERS (alat)
3.8400845528
0.0000000000
-1.9200422764
3.3256107754
-1.9200422764

1.1085369251
ATOMIC_POSITIONS (angstrom)
Si 0.000000000
0.000000000
Si 1.920042276
1.108536925
K_POINTS (automatic)
6 6 6 0 0 0

.c
om

Nội dung file : Si.scf.in (tt)

Lệnh chạy Quantum Espresso trêm cmd:
pw.exe

< Si.scf.in >
CuuDuongThanCong.com

Si.scf.out
/>

2. Tìm trạng thái của electron trên các đường của vùng Brillouin
Nội dung file : Si.band.in

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ng

.c
om

&control
pseudo_dir = 'C:\Program Files\Quantum ESPRESSO 64-bit 5.2.0-serial\pseudo‘
calculation = ‘bands',
prefix = 'silicon',
outdir = '.\temp'
etot_conv_thr = 1.0D-5,
/
&system
ibrav = 0,
A = 1.0,
nat = 2,
ntyp = 1,
ecutwfc = 20.0
occupations = 'smearing‘, smearing = 'm-p‘, degauss = 0.01

/
&electrons
conv_thr = 1.0D-6,
mixing_beta = 0.7
/
CuuDuongThanCong.com

/>

Nội dung file : Si.band.in (tt)

ng

.c
om

0.0000000000
0.0000000000
3.1354159078
0.000000000
0.783853977

cu

u

du
o

ng

th

an

co

ATOMIC_SPECIES
Si 28.086 Si.pbe-n-van.UPF
CELL_PARAMETERS (alat)
3.8400845528
0.0000000000
-1.9200422764
3.3256107754
-1.9200422764
1.1085369251
ATOMIC_POSITIONS (angstrom)
Si 0.000000000
0.000000000
Si 1.920042276
1.108536925
K_POINTS {tpiba_b}
4
0.50000000 0.00000000 0.50000000
0.00000000 0.00000000 0.00000000
0.50000000 0.50000000 0.50000000
0.50000000 0.25000000 0.75000000

20
20

20
20

!
!
!
!

X
G
L
W

Lệnh chạy Quantum Espresso trêm cmd:
pw.exe < Si.band.in >
Si.band.out
CuuDuongThanCong.com

/>

3. Thu thập số liệu
Nội dung file : Si.data.in

ng

.c
om

&BANDS
prefix = 'silicon',

outdir = '.\temp'
filband=“silicon_band.dat"
/

th

an

co

Lệnh chạy Quantum Espresso trêm cmd:
bands.exe < Si.data.in > Si.data.out

ng

4. Vẽ số liệu từ file “silicon_band.dat”
Nội dung file : Si.plot_band.in

cu

u

du
o

silicon_band.dat
0.0 12.0
!Energy range of plot in Emin Emax
Si_bands.xmgr !output for xmgrace plotting
Si_bands.ps ! output for a ps plot

6.8265
! The Fermi level (marks it on the plot)
1.0, 6.8265 ! The Estep and Reference Energy

Lệnh chạy Quantum Espresso trêm cmd:
plotbands.exe < Si.plot_band.in > Si.plot_band.out
CuuDuongThanCong.com

/>

Hãy vẽ số liệu trong file “Si_bands.xmgr” bằng bất cứ phầm
mền nào (Microsoft Excel, Origin ….)

ng
co
an
du
o

ng

th

E (eV)

u

1.1880
0.6320
0.0810

-0.3780
-0.6660
-0.7110
-0.4970
-0.0900
0.4110
0.8910
1.2060
1.2850
1.1990
1.0070

cu

1.9267
1.9090
1.8913
1.8737
1.8560
1.8383
1.8206
1.8029
1.7853
1.7676
1.7499
1.7322
1.7146
1.6969

.c

om

K-point E (eV)

CuuDuongThanCong.com

K-point

/>