Abstract

????????在DFT計(jì)算中，通常使用的LDA和GGA泛函會(huì)低估半導(dǎo)體體系的帶隙。為了得到研究體系的相對(duì)準(zhǔn)確的帶隙，使用HSE06泛函是一個(gè)可行的方式，不過所消耗的計(jì)算時(shí)間也是肉眼可見的多。本文將介紹使用2H-MoS2作為例子介紹Meta-GGA修正帶隙的計(jì)算流程，相關(guān)的原理暫不涉及。

Procedures

• Step 1：結(jié)構(gòu)弛豫

• Step 2：對(duì)弛豫后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行常規(guī)的Scf的計(jì)算

• Step 3：進(jìn)行常規(guī)的Band structure計(jì)算

• Step 4：重新進(jìn)行一次Scf的計(jì)算

  1. IBZKPT (Step 2) --> KPOINTS (Step 4) #將第二步的IBZKPT復(fù)制到當(dāng)前目錄，并重命名為KPOINTS

  2. 將OUTCAR(Step 3)中生成的所有k點(diǎn)坐標(biāo)復(fù)制到KPOINTS(Step 4)的尾部；并且，新添加的k點(diǎn)的權(quán)重均設(shè)置為0

  3. ?。?！修改KPOINTS文件中的k點(diǎn)數(shù)目?。?！

  4. 在INCAR中，添加LWAVE = .T. & ALGO = All # 建議從第四步就使用這個(gè)設(shè)置，避免后續(xù)出現(xiàn)問題

• Step 5：最后一步計(jì)算

  1. INCAR、KPOINTS、POSCAR、POTCAR & WAVECAR(Step 4) --> Step 5

  2. 修改INCAR的參數(shù)：

  ? ? ? ?ISTART = 1 # 讀取WAVECAR

  ? ? ? ?ICHGCAR = 0

  ? ? ? ?NELM =?400 # MBJ修正的收斂性比較糟糕，所以電子步上限建議設(shè)高一些

  ? ? ? ?ALGO = All # 該算法計(jì)算得偏慢，但是相對(duì)來說比較好收斂
  

  ? ? ? ?METAGGA = MBJ # 在vaspwiki中有其他的選擇，比如SCAN等

  ? ? ? ?LASPH = .T.

  ? ? ? ?GGA = CA

  3. 如果研究體系是體材料，可以不用在INCAR中設(shè)置CMBJ的數(shù)值；如果研究的的體系是二維材料，建議在INCAR中，將CMBJ的值設(shè)置為在對(duì)應(yīng)體系體材料計(jì)算時(shí)的CMBJ對(duì)應(yīng)的值，該數(shù)值可以在OUTCAR中用“ grep CMBJ OUTCAR ”查到

• Step 6：結(jié)果處理

  本例中，在考慮自旋軌道耦合效應(yīng)的情況下，2H-MoS2的間接帶隙大小為1.13 eV (價(jià)帶頂在Γ點(diǎn)，導(dǎo)帶底在K點(diǎn))，與文獻(xiàn)報(bào)道的1.29?eV [1]，1.23 eV?[2]和1.48 eV?[3]的結(jié)果較為一致。

Ref

[1]?https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.6666

[2] http://dx.doi.org/10.1063/1.3672219

[3] https://doi.org/10.1021/jp300079d

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后續(xù)會(huì)分享本人寫的后處理腳本，用于繪制能帶圖以及得到帶隙