VNL:界面建模工具
在该教程中,您将学会怎样使用材料界面建模工具,构建 Ag(100) 和 Au(100) 之间的界面。
假设您已经熟悉了 VNL 的基本功能。
本教程使用特定版本的QuantumATK创建,因此涉及的截图和脚本参数可能与您实际使用的版本略有区别,请在学习时务必注意。
对金的晶体结构做同样的操作,但将其沿 (111) 方向切割。
现在您已经构造了 Ag(100) 和 Au(111) 的超胞结构,下一步就是让它们结合成一个界面。为了达到这个目的,我们要打开面板栏 Builders 分组里的 Interface 插件。它有两个位置,分别将 Ag(100) 和 Au(111) 晶体放在第一个和第二个位置上。
VNL 会搜索这两个表面间所有可能的重复次数和旋转操作,以寻找到有最小应变的公共超胞。打开 Select Surface Cells 菜单,上方两张图显示了两晶体的被选定面。下方左侧图上有一些蓝色的圆点,每个点都代表着一个两晶体的公共超胞。
现在我们要来调整用于匹配晶体的算法。为了达到这一目的,需要打开 Set Matching Parameters 菜单。在这个菜单里,可以选择每个单元格重复的次数和扫描到的角度来形成匹配。增大 nmax 和 mmax 的值到 8 可以用较小的应力搜索到较大的超胞。然后点击 OK。
现在重新计算所有匹配的晶体。选择最接近左下角的蓝点,该点是具有较小超胞和较小应力的最优解。这个超胞包含 38 个原子,只有 0.47% 的平均应力。点击 Apply。
下一步,设定两晶体的相对位置。打开主界面 Builder 窗口的 Shift Surface 菜单。此处,既可以手动调整晶体间的相对位置,还可以用 ATK-ForceField 计算器模拟最佳距离。
在这个案例中有很多可供选择的势,如果您对任何一个都不熟悉的话,可以尝试不同的势并检验是否结果一致。
对于 2017 之前版本的 ATK, ATK-ForceField 计算器可以在在名为 ATK-Classical 的分类下找到。
选择 Shift Surfaces 菜单,返回到主界面窗口。使用按钮增加 5 个银层和 3 个金层。检查一下,现在界面的左侧有 7 层,右侧有 6 层(提示:您可以用快捷键 Ctrl+r 调整图形窗口的大小)。点击 Create 生成结构。
您可以在 The Interface Builder in VNL 的技术说明中了解更多 Interface Builder 的相关信息。
最后一步是在界面结构的基础上创建器件构型。收起 Builders 分组,展开 Builder 面板的 Device Tools,选择 Device from Bulk。该工具将尝试通过查找重复匹配来确定电极长度。保持默认值,点击 OK。现在您已经完成了所有的设置。
使用 File 菜单或右键单击 Stash 里的文件将生成的结构保存到文件 Ag_Au_interface.py
中。