《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件

一.基本概念1.在一個(gè)能帶中所有能級都已被電子所占據(jù)，這個(gè)能帶稱為滿帶2.在一個(gè)能帶中，部分能級被電子所占據(jù)，這種能帶中的電子具有導(dǎo)電性3.當(dāng)一個(gè)能帶沒有一個(gè)電子占據(jù)（在原子未被激發(fā)的正常態(tài)下），這種能帶稱為空帶?？諑е幸坏┐嬖陔娮泳途哂袑?dǎo)電性質(zhì)，所以空帶也稱導(dǎo)帶。一.基本概念1.在一個(gè)能帶中所有能級都已被電子所占據(jù)，這個(gè)能14.在能量相等的軌道上，自旋平行的電子數(shù)目最多時(shí)，原子的能量最低。所以在能量相等的軌道上，電子盡可能自旋平行地多占不同的軌道5.泡利不相容原理：指在原子中不能容納運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。6.不違反泡利原理的條件下，電子優(yōu)先占據(jù)能量較低的原子軌道，使整個(gè)原子體系能量處于最低，這樣的狀態(tài)是原子的基態(tài)。《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件27.帶寬：能帶的最高和最低之間的能量差值。其數(shù)值和幾何構(gòu)型有著密切的關(guān)系。8.Caste和Dmol只能繪制散點(diǎn)圖和線形圖，并且很不美觀。后續(xù)通常需要origin進(jìn)行處理。7.帶寬：能帶的最高和最低之間的能量差值。其數(shù)值和幾何構(gòu)型有3二.費(fèi)米能級1.費(fèi)米能級（fermilevel）是絕對零度下的最高能級。2.在Castep中費(fèi)米能級的默認(rèn)值是0。這給我們帶來了很大的方便。（在計(jì)算能帶寬度時(shí)）。3.費(fèi)米能級同時(shí)是能帶中重要的觀察位置。二.費(fèi)米能級1.費(fèi)米能級（fermilevel）是絕對零度4三.能帶1.由于晶體中各原子間的相互影響，原來各原子中能量相近的能級將分裂成一系列和原能級接近的新能級。這些新能級基本上連成一片，形成能帶2.只有周期性結(jié)構(gòu)存在能帶，非周期性結(jié)構(gòu)不存在能帶。三.能帶1.由于晶體中各原子間的相互影響，原來各原子中能量相5《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件6四.性質(zhì)1.能帶是能量關(guān)于d(k)的函數(shù)2.橫坐標(biāo)是布里淵區(qū)上的高對稱性點(diǎn)（其距離受到smearing的影響）3.在計(jì)算過程中只能簡單的調(diào)節(jié)G點(diǎn)四.性質(zhì)74.有多少條線就有多少個(gè)軌道，就有多少條能帶。5.能帶的底部主要是成鍵，中部為非鍵，上部為反鍵。6.通過導(dǎo)帶與Fermin 導(dǎo)帶的交點(diǎn)可以判斷是否是是導(dǎo)體?！赌軒Ю碚搶W(xué)習(xí)資料》課件87.分析過程中主要分析靠近Fermin能級的能帶，遠(yuǎn)離Fermin能級的能帶無多大意義8.能帶越寬，成鍵作用越強(qiáng)烈。9.能帶的排列是按能量高地排列的。10?？梢钥闯鲆恍┹^為特殊的能帶（sp,d）7.分析過程中主要分析靠近Fermin能級的能帶，遠(yuǎn)離Fer9五.態(tài)密度1.DOS:dE=E與dE=E+dE之間的能帶數(shù)目2.意義：從倒格失空間返回到實(shí)空間3.分為總體DOS和分波DOS（PDOS）五.態(tài)密度10《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件11六.DOS的性質(zhì)1.DOS的曲線形狀可以預(yù)測能帶結(jié)構(gòu)2.可以獲得價(jià)帶、導(dǎo)帶的位置3.DOS的曲線形狀可以計(jì)算能級數(shù)目六.DOS的性質(zhì)124.DOS可以廣泛用來計(jì)算吸附5.DOS的峰越尖銳，能帶越平，能帶越寬，峰越平《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件136.從DOS圖也可分析能隙特性。若費(fèi)米能級處于DOS值為零的區(qū)間中，說明該體系是半導(dǎo)體或絕緣體；若有分波DOS跨過費(fèi)米能級，則該體系是金屬6.從DOS圖也可分析能隙特性。147.可以獲得不同軌道對于總DOS的貢獻(xiàn)（其方法類似于核磁共振）7.可以獲得不同軌道對于總DOS的貢獻(xiàn)（其方法類似于核158.可以成鍵進(jìn)行分析8.可以成鍵進(jìn)行分析16七.識圖原則1.能帶和DOS一一對應(yīng)，并相互印證2.能帶是分子軌道按能量大小排列3.應(yīng)結(jié)合PDOS進(jìn)行分析七.識圖原則17《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件18步驟1.先畫出分子軌道那能量高低的分布圖步驟1.先畫出分子軌道那能量高低的分布圖192.沿PDOS的峰做橫軸的的平行線，看與能帶的交點(diǎn)。相交的就是參與貢獻(xiàn)的2.沿PDOS的峰做橫軸的的平行線，看與能帶的交點(diǎn)。相交的就208.磁性計(jì)算8.磁性計(jì)算21《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件22對于磁性計(jì)算對于磁性計(jì)算231.在處理能帶時(shí)應(yīng)特別注意費(fèi)米能級附近的能帶。2.對于自旋態(tài)密度同樣可以通過積分獲得其對整個(gè)自旋的貢獻(xiàn)。《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件24一.基本概念1.在一個(gè)能帶中所有能級都已被電子所占據(jù)，這個(gè)能帶稱為滿帶2.在一個(gè)能帶中，部分能級被電子所占據(jù)，這種能帶中的電子具有導(dǎo)電性3.當(dāng)一個(gè)能帶沒有一個(gè)電子占據(jù)（在原子未被激發(fā)的正常態(tài)下），這種能帶稱為空帶?？諑е幸坏┐嬖陔娮泳途哂袑?dǎo)電性質(zhì)，所以空帶也稱導(dǎo)帶。一.基本概念1.在一個(gè)能帶中所有能級都已被電子所占據(jù)，這個(gè)能254.在能量相等的軌道上，自旋平行的電子數(shù)目最多時(shí)，原子的能量最低。所以在能量相等的軌道上，電子盡可能自旋平行地多占不同的軌道5.泡利不相容原理：指在原子中不能容納運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全相同的電子。6.不違反泡利原理的條件下，電子優(yōu)先占據(jù)能量較低的原子軌道，使整個(gè)原子體系能量處于最低，這樣的狀態(tài)是原子的基態(tài)?！赌軒Ю碚搶W(xué)習(xí)資料》課件267.帶寬：能帶的最高和最低之間的能量差值。其數(shù)值和幾何構(gòu)型有著密切的關(guān)系。8.Caste和Dmol只能繪制散點(diǎn)圖和線形圖，并且很不美觀。后續(xù)通常需要origin進(jìn)行處理。7.帶寬：能帶的最高和最低之間的能量差值。其數(shù)值和幾何構(gòu)型有27二.費(fèi)米能級1.費(fèi)米能級（fermilevel）是絕對零度下的最高能級。2.在Castep中費(fèi)米能級的默認(rèn)值是0。這給我們帶來了很大的方便。（在計(jì)算能帶寬度時(shí)）。3.費(fèi)米能級同時(shí)是能帶中重要的觀察位置。二.費(fèi)米能級1.費(fèi)米能級（fermilevel）是絕對零度28三.能帶1.由于晶體中各原子間的相互影響，原來各原子中能量相近的能級將分裂成一系列和原能級接近的新能級。這些新能級基本上連成一片，形成能帶2.只有周期性結(jié)構(gòu)存在能帶，非周期性結(jié)構(gòu)不存在能帶。三.能帶1.由于晶體中各原子間的相互影響，原來各原子中能量相29《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件30四.性質(zhì)1.能帶是能量關(guān)于d(k)的函數(shù)2.橫坐標(biāo)是布里淵區(qū)上的高對稱性點(diǎn)（其距離受到smearing的影響）3.在計(jì)算過程中只能簡單的調(diào)節(jié)G點(diǎn)四.性質(zhì)314.有多少條線就有多少個(gè)軌道，就有多少條能帶。5.能帶的底部主要是成鍵，中部為非鍵，上部為反鍵。6.通過導(dǎo)帶與Fermin 導(dǎo)帶的交點(diǎn)可以判斷是否是是導(dǎo)體。《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件327.分析過程中主要分析靠近Fermin能級的能帶，遠(yuǎn)離Fermin能級的能帶無多大意義8.能帶越寬，成鍵作用越強(qiáng)烈。9.能帶的排列是按能量高地排列的。10?？梢钥闯鲆恍┹^為特殊的能帶（sp,d）7.分析過程中主要分析靠近Fermin能級的能帶，遠(yuǎn)離Fer33五.態(tài)密度1.DOS:dE=E與dE=E+dE之間的能帶數(shù)目2.意義：從倒格失空間返回到實(shí)空間3.分為總體DOS和分波DOS（PDOS）五.態(tài)密度34《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件35六.DOS的性質(zhì)1.DOS的曲線形狀可以預(yù)測能帶結(jié)構(gòu)2.可以獲得價(jià)帶、導(dǎo)帶的位置3.DOS的曲線形狀可以計(jì)算能級數(shù)目六.DOS的性質(zhì)364.DOS可以廣泛用來計(jì)算吸附5.DOS的峰越尖銳，能帶越平，能帶越寬，峰越平《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件376.從DOS圖也可分析能隙特性。若費(fèi)米能級處于DOS值為零的區(qū)間中，說明該體系是半導(dǎo)體或絕緣體；若有分波DOS跨過費(fèi)米能級，則該體系是金屬6.從DOS圖也可分析能隙特性。387.可以獲得不同軌道對于總DOS的貢獻(xiàn)（其方法類似于核磁共振）7.可以獲得不同軌道對于總DOS的貢獻(xiàn)（其方法類似于核398.可以成鍵進(jìn)行分析8.可以成鍵進(jìn)行分析40七.識圖原則1.能帶和DOS一一對應(yīng)，并相互印證2.能帶是分子軌道按能量大小排列3.應(yīng)結(jié)合PDOS進(jìn)行分析七.識圖原則41《能帶理論學(xué)習(xí)資料》課件42步驟1.先畫出分子軌道那能量高低的分布圖步驟1.先畫出分子軌道那能量高低的分布圖432.沿PDOS的峰做