AMS2024版开始Quantum ESPRESSO作为AMS的一个标准模块,因此AMS很多功能,也可以调用Quantum ESPRESSO完成。
建模参考教程:建模。模型需要进行优化之后才能计算声子谱,而且计算声子谱的参数应该与结构优化一致,否则容易出现虚频。
结构优化,参考:Quantum ESPRESSO结构优化、晶格常数优化。本文略过优化的说明,直接演示声子谱的计算。
这里直接使用软件自带的SiO2-alpha quarts(AMSinput右上角搜索SiO2可以找到,然后❄ → Generate primitive cell得到元胞),然后设置赝势、泛函、截断能、k点数目等参数:
如果什么都不设置,也有相关的较为不错的默认参数(除了k点个数外)。实际上电子截断能,软件默认值比此处设置的更高一些,所以反而更推荐用默认值。
Properties → Phonons and Elastic tensor窗口,勾选Phonons:
点击该选项右侧 > 按钮,进入Phonons计算的的详细设置:
上面这个设置对声子的计算极为关键: 在无限大体系里一个原子的受力不仅与最临近原子有关,还有比较远程的原子有关,所以需要在超胞里计算才行。超胞取得较大,则远程原子的影响考虑的更准确。
对于较小的体系,如果没有把握的情况下,可以尝试2*2*2、3*3*3、4*4*4……几种,随着倍数的增大,会观察到声子谱的形状趋于稳定不变,再增大倍数几乎就没有影响了,我们最终需要的就是这个极限情况,例如,如果4*4*4和5*5*5的声子谱几乎不变,但是跟3*3*3差别较大,那么就可以用5*5*5的结果,而不必再计算6*6*6了。对于较大的单包,可能单倍就够了。
这里只展示一种倍数的计算,其他倍数,需要用户自行补充。
软件会自动根据空间群,生成高对称点的路径,如果用户需要自行设置路径,上图中去掉“Automatic BZ Path”勾选,自行输入坐标、名称即可(三个数字,一个名称字母,用空格隔开),每行输入一个点。
保存作业,并提交作业。
SCM → Output:搜索“Suggested path”:
Suggested path: G-Y-H-C-E-M_1-A-X-H_1|M-D-Z|Y-D High-symmetry points (fractional coordinates) A : -0.4998 -0.0001 0.4998 C : -0.5000 0.5000 -0.0003 D : 0.0002 0.4999 0.4999 E : -0.4998 0.4999 0.4997 G : 0.0000 0.0000 0.0000 H : -0.3349 0.6670 -0.0003 H_1 : -0.6651 0.3330 -0.0004 M : -0.3347 0.6668 0.4997 M_1 : -0.6648 0.3329 0.4996 X : -0.5000 -0.0000 -0.0002 Y : 0.0000 0.5000 -0.0001 Z : 0.0002 -0.0001 0.5000
往下翻即可看到:
Phonon DOS freq(a.u.) DOS 0.0000E+00 0.0000E+00 6.5749E-06 4.9196E-03 1.3150E-05 4.9019E-03 1.9725E-05 4.9014E-03 2.6299E-05 4.9022E-03 3.2874E-05 4.8829E-03 3.9449E-05 4.8714E-03 4.6024E-05 4.8704E-03 5.2599E-05 4.8748E-03 5.9174E-05 4.8890E-03 6.5749E-05 4.8997E-03 7.2324E-05 4.8971E-03 7.8898E-05 4.8950E-03 8.5473E-05 4.8999E-03 9.2048E-05 4.9000E-03 9.8623E-05 4.9027E-03 1.0520E-04 4.9108E-03 1.1177E-04 4.9271E-03 1.1835E-04 4.9559E-03 1.2492E-04 4.9960E-03 1.3150E-04 5.0374E-03 1.3807E-04 5.0903E-03 1.4465E-04 5.1760E-03 1.5122E-04 5.2749E-03 1.5780E-04 5.3613E-03 1.6437E-04 5.4602E-03 以下省略
Thermodynamic properties from phonons Zero-point Energy (hartree) 0.03488056 Zero-point Energy (eV) 0.94914837 ============================================================================================================================= Temperature(K) Internal energy(Hartree) Entropy(kB) Free Energy(Hartree) Specific Heat(kB) 0.000000E+00 3.488056E-02 0.000000E+00 3.488056E-02 0.000000E+00 1.001001E+00 3.488057E-02 2.615402E-03 3.488056E-02 5.336676E-03 2.002002E+00 3.488060E-02 8.700511E-03 3.488054E-02 1.310852E-02 3.003003E+00 3.488065E-02 1.548233E-02 3.488050E-02 2.086490E-02 4.004004E+00 3.488073E-02 2.254695E-02 3.488044E-02 2.862246E-02 5.005005E+00 3.488083E-02 2.976932E-02 3.488036E-02 3.640776E-02 6.006006E+00 3.488096E-02 3.710076E-02 3.488025E-02 4.427383E-02 7.007007E+00 3.488111E-02 4.452590E-02 3.488012E-02 5.230375E-02 8.008008E+00 3.488129E-02 5.204788E-02 3.487997E-02 6.059450E-02 9.009009E+00 3.488150E-02 5.968005E-02 3.487979E-02 6.923789E-02 以下省略