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adf:d轨道_f轨道相关的局域激发态_以及内层电子的激发

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adf:d轨道_f轨道相关的局域激发态_以及内层电子的激发 [2015/11/29 22:06] – liu.junadf:d轨道_f轨道相关的局域激发态_以及内层电子的激发 [2018/11/17 23:51] – liu.jun
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-======d轨道、f轨道相关的局域激发态,以及内层电子的激发======+======如何计算d、f轨道的局域激发态,以及内层电子的激发======
  
-====背景讨论====+====一，背景讨论====
  
 对于周期性体系的激发，常见的有如下几种处理方式，各有优缺点： 对于周期性体系的激发，常见的有如下几种处理方式，各有优缺点：
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 K空间布点设置为1*1*1，也即只计算Gamma点。然后分别计算基态（电子填充在能量最低的Bloch态）和激发态（将某个基态的需要被激发的那个占据的Bloch态设置为空态，同时将激发后电子占据的Bloch态设置为占据态）。 K空间布点设置为1*1*1，也即只计算Gamma点。然后分别计算基态（电子填充在能量最低的Bloch态）和激发态（将某个基态的需要被激发的那个占据的Bloch态设置为空态，同时将激发后电子占据的Bloch态设置为占据态）。
  
-这种方法的优点是：很明确地知道电子从哪个Bloch态激发到哪个Bloch态上。缺点：无法得到吸收强度数据，并且需要通过另外的方法判断该激发是否为禁阻跃迁（可以参考费米科技WIKI：[[adf:如何通过分子的对称性判断跃迁是否禁阻跃迁|]]）。如果关心“指定激发”的能量，可以参考这种方法。+这种方法的优点是：很明确地知道电子从哪个Bloch态激发到哪个Bloch态上。缺点：无法得到吸收强度数据，并且需要通过另外的方法判断该激发是否为禁阻跃迁（可以参考费米维基：[[adf:symmetryandexcitaion|]]）。如果关心“指定激发”的能量，可以参考这种方法。
  
-以下为第三种方法的教程。+以下以ZnS中掺杂Cr（由于所选体系的对称性，被掺杂破坏，因此d轨道的简并也被破坏，基态中，Cr<sup>2+</sup>的5个d轨道中，有2个轨道被占据，另外3个为空）为例，计算Cr<sup>2+</sup>的d电子激发到d空态的能量。
  
-====使用教程====+====二，使用教程====
  
 +**1，基态计算：**
  
 +首先应该做结构优化，不过此处只讲关于激发的问题，过结构优化等功能，参考费米维基的其他教程[[http://www.tudou.com/programs/view/QWrajTM43Ho/|图形界面基本使用]]。
 +
 +在ADFinput中导入ZnS的晶体结构的*.cif文件，通过Edit-Crystal-Generate supercell创建适当大小的超胞。之后将其中一个Zn原子如下图所示，替换为Cr原子，并设置Main菜单的参数（泛函选择了GGA中的BP泛函，可以选择其他适合的泛函）：
 +
 +{{ :adf:bandexcited01.png |}}
 +
 +以及其他参数如下：
 +
 +**设置基组：**
 +
 +{{ :adf:bandexcited02.png |}}
 +
 +**设置k空间布点：**此处设置为1 1 1，也即只关心Gamma点。
 +
 +{{ :adf:bandexcited03.png |}}
 +
 +**其他积分精度的设置**：对于单点（Single point）的计算可以选择Good。精度越高，计算量越大。
 +
 +{{ :adf:bandexcited04.png |}}
 +
 +保存，并提交任务。在各种软件系统、硬件条件下，如何提交作业，参考费米维基：[[adf:maintance|]]。
 +
 +在ADFinput窗口中点击SCM LOGO > logfile中，可以查看到计算的日志文件，其中包含基态的能量：
 +
 +{{ :adf:bandexcited05.png |}}
 +
 +在SCM LOGO > output中可以查看到轨道的占据情况：
 +
 +{{ :adf:bandexcited10.png |}}
 +
 +{{ :adf:bandexcited11.png |}}
 +
 +点击SCM LOGO > View可以查看5个d轨道对应的Bloch态（**点击add - Isosurface: With Phase，之后在窗口的下方选择要显示出来的轨道**）：
 +
 +{{ :adf:bandexcited06.png |}}
 +
 +{{ :adf:bandexcited07.png |}}
 +
 +通过这种方式，我们查看关心的三个轨道，如下图所示：
 +
 +{{ :adf:bandexcited08.png |}}
 +
 +下面我们尝试将109号轨道激发到110号轨道。
 +
 +**2，激发态计算：**
 +
 +其他参数保持不变，唯独增加如下设置：
 +
 +因为只激发一个电子上去，所以需要设置非限制性计算，即自旋向上和向下不公用一个轨道，能量也略有差别。
 +
 +{{ :adf:bandexcited12.png |}}
 +
 +{{ :adf:bandexcited09.png |}}
 +
 +即关键词如下：
 +
 +  Occupations
 +  1 109 // 108 0 1
 +  END
 +  
 +其中1是必须要写入的，目前只支持没有对称性的情况，1表示第一个不可约表示（关于不可约表示的相关定性理解，可以参考费米维基：[[adf:symmetryandrepresentation|]]）
 +
 +109指自旋向上的部分，最低的109个态都是占据的，后面的108 0 1表示自旋向下的部分，占据方式是最低的108态占据，109号态空，110号占据。
 +
 +另存一个任务，同样地运行，计算完毕之后查看logfile中的能量信息。与基态能量相减为激发能。
 +
 +同样地查看占据方式（以及对应的Bloch态的能量）：
 +
 +{{ :adf:bandexcited13.png |}}
 +
 +需要补充一句：目前out文件中的电子占据数字是对的，SCM LOGO > View中的占据数是不正确的，这是目前的一个bug，因此核对轨道的时候，以轨道的能量为参考来找到对应的轨道，例如-0.15204Hatree是自旋向下的110号轨道。那么我们在SCM LOGO > View中查看轨道的时候，是找到能量为该数值的那个轨道即是（**点击add - Isosurface: With Phase，之后在窗口的下方选择要显示出来的轨道**）：
 +
 +{{ :adf:bandexcited14.png |}}
 +
 +所有的轨道，要么在occupied orbital列表里面，要么在virtual orbital列表里面。因为view中的占据数，有些问题，因此108、110均在virtual orbital里面。其中Spin这一列中A表示自旋向上、B表示自旋向下。
 +
 +在View中将out中指出的占据轨道分别显示出来，核对占据方式是不是我们想要的激发的占据方式。在本例中，110号自旋向下轨道，确实是前面我们希望激发上去的轨道，因此计算是可靠的。
 +
 +到此，计算完毕。

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