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adf:valuealongline_band2020

静电势、电子密度等函数沿某条路径的数值分布(通过图形窗口简单生成)

AMS2024版的图形界面支持用户在图形窗口中,实现某个函数沿着某条线的函数分布曲线的显示,本文以静电势为例,实际上也可以显示电子密度、密度梯度绝对值、占据轨道、空轨道,甚至是对函数进行运算后,得到的C-1、C-2……等。对ADF、BAND、Quantum ESPRESSO等的结果均支持。

单点计算

这里以BAND模块的一个二维周期性体系为例(Z方向没有周期性),观察静电势在某个轴向的函数分布情况,其他模块的参数设置参考该模块的单点设置即可(ADF参考:单点能计算、HOMO、LUMO、IP、EA的计算、分子轨道的成分,Quantum Espresso参考:Quantum ESPRESSO计算能带、态密度、应力、压强、原子受力、静电势分布、ELF、RDG、RDG-color):

一般需要设置k点为Good,精度才足够:

单点计算设置完毕,保存作业,并运行。

查看静电势

无论是ADF、BAND、Quantum Espresso,完成计算后,均可通过如下过程,显示静电势等函数沿指定路径的分布,不过Quantum Espresso的函数种类少一些。SCM → View → Add → Graph along line 进入设置窗口,一般Field选择要显示的函数,然后指定路径即可显示曲线。

详细参数介绍如下:

  • Field选择Coulomb Potential即显示静电势,可以根据需要显示其他函数,为下方所述的$F(r)$函数,例如:其中Other,老用户应该比较熟悉,如果我们对函数进行了运算生成了新的函数,这些新函数就会以C-1,C-2等命名,在Other中可以选择。函数的运算,参考:View中如何进行函数的加减等运算
  • Show:
    1. 默认选择$F(r)$,即显示函数本身,函数曲线是通过数值插值得到
    2. $∫F(r)dr$,为$F(r)$函数沿着下方指定的路径积分,从起点积到r点,得到的值
    3. $∫_sF(r)dS$,r处的值有两种可能性:1)$F(r)$在r处,垂直于指定的路径的平面上进行积分得到的值;2)$F(r)$在r处,垂直于指定的路径的平面上求均值得到的值。具体采用哪种?通过窗口底部Planes S are to be选项进行控制。
    4. $∫∫_sF(r)dSdr$,在S面上求积分/均值,然后将该积分/均值,沿着指定路径积分,从起点积到r点,得到的值
  • Use Two Atoms按钮,依次选中两个原子,在点击该按钮,则通过两个原子定义路径
  • Start point,通过输入坐标定义路径起点。也可以点击某个原子后,点击Use Selection按钮定义起点
  • End point,定义终点,定义方法与起点类似
  • Align with axis:这是一个非常有用的选项,可以选择比如z-axis,然后选中所有原子,或者两、三个原子,点击后面的Center using selection,则以选中的原子的中心点,沿着z轴上下一定距离计算函数的值,具体z的高度,可以在上面start point和end point中修改。
  • Extend line by,设置延长的数值,点击Do it按钮,则在起点、终点两个相反方向各延长指定长度(默认为2Å,即总共延长4Å)
  • Number of points along line,沿着该路径,总共插入多少个值,设定好数目后,点击Swap Points按钮,即更新函数曲线
  • Use full cell,如果计算$∫_sF(r)dS$或$∫∫_sF(r)dSdr$,此处定义平面积分的范围,默认不对整个Cell的范围进行积分,而通过下一项数值,定义一个正方形面的范围进行积分。如果选择其他选项则积分的平面平行于其他矢量,并充满整个单包
  • Planes S are to be,两个选项Integrated/Averaged,控制$∫_sF(r)dS$或$∫∫_sF(r)dSdr$对平面S是积分还是求均值

显示效果如下:

View → Axes显示坐标轴,然后也可以手动输入坐标,求静电势均值在Z轴的分布,例如:

从 z=-5Å 到 z=5Å 总共10埃,因此上图横坐标是1~10之间的值。横坐标为5的地方,即二维材料中心位置,从中心向上、向下,静电势分布是对称的,因此上图中曲线,横坐标5为中心,函数曲线左右对称,无穷远处静电势趋近于0。AMSView中,静电势的默认单位是原子单位:1 a.u. = 2.721138505(60)x 10$^1$ V。一般说的静电能,即指静电势乘以1e(即一个电子的带电量),因此单位可以转换为eV,简而言之,纵坐标乘以27.21138505即成为ev单位的势能曲线,双击纵坐标,即可更改单位。

查看电子密度分布

类似查看即可:

导出曲线的横纵坐标

点击曲线底部Save XY Values按钮,即导出*.xy文件,实际上是一个文本文件,内容为两列数据,分别为曲线的x、y轴,如果有多条曲线,则仍然为两列,但依次列出,每段数据中间用数据标题隔开。

adf/valuealongline_band2020.txt · 最后更改: 2024/06/29 21:39 由 liu.jun

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