Earth Science分享 http://blog.sciencenet.cn/u/hongyesies Learning

博文

[转载]VASP计算稀土元素要点归纳

已有 573 次阅读 2020-10-6 22:08 |个人分类:VASP|系统分类:科研笔记| vasp |文章来源:转载

本文来源于:https://zhuanlan.zhihu.com/p/55486090 版权属于“计算材料学”公众号(wechat ID:jisuancailiao)


VASP计算稀土元素要点归纳

Yaust


Yaust


计算材料学(wechat ID:jisuancailiao)公号编辑

19 人赞同了该文章

稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)共17种元素,称为稀土元素。


稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。

中国拥有丰富的稀土矿产资源,成矿条件优越,堪称得天独厚,探明的储量居世界之首,为发展中国稀土工业提供了坚实的基础。中国的稀土主要集中在江西和内蒙地区,对于这两地的科研工作者来说,研究和稀土相关的课题具有很好的实用价值。

稀土的优点来源于其局域的f轨道电子,f轨道电子所起的作用主要体现在两个方面,一个是半满且足够局域的f轨道电子为稀土化合物提供磁性,再一个,稀土的f轨道电子使得电子可以发生f-d轨道和f-f轨道跃迁,从而吸收和发射光子,f轨道的局域性使得f-f轨道跃迁时发射光子的波长不易受到化学环境的影响。

但VASP计算稀土的难度也正在f轨道电子,这是个强关联体系。在处理稀土的f轨道时所需要注意的要点列举如下:

1.使用稀土元素的POTCAR时需格外小心,因为稀土的POTCAR很可能会存在问题。很多稀土元素的金属单质结构在ISIF=3的情况下优化,体积会不断膨胀下去直至系统报错,且静态自洽过程中电子步不易收敛。

2. 为了避免1的情况,一种可能的方案是采用简化POTCAR,所谓简化POTCAR是将一部分f轨道电子当作内壳层电子处理,因为这些电子比较局域,一般不会参与到化学反应中去,以稀土元素Eu为例:在PBE目录下,Eu表示完整的POTCAR,而Eu_2和Eu_3则表示将部分f电子当成内壳层处理的POTCAR。

3. 稀土元素一般存在着不止一个化合价,针对这种情况,简化的POTCAR也不止一个,例如2的情况,Eu_2表示+2价的Eu,Eu_3表示+3价的Eu。

4. 稀土元素的磁性主要是由f电子产生的,因此将f电子当成内壳层处理的其中一个代价便是稀土元素无法正确反映稀土元素的磁学性质。

5. 简化后的POTCAR不能使用HSE06进行计算,但是没有简化的稀土可以用HSE06。对简化后的POTCAR采用HSE06会报错。

6. 因为将f电子已经当成内壳层来处理了,因此对简化后的POTCAR加U没有意义,加U并不影响最终结果。




http://wap.sciencenet.cn/blog-695784-1253419.html

上一篇:[转载]Bader电荷计算
下一篇:[转载]ESSOAr:地球与空间科学预印本和会议海报服务器

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-1-20 22:30

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部