基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法


計算有效質量分為兩種方法,一是由能帶計算有效電子質量,二是結合vaspkit計算有效質量,下面分別闡述。

方法

1、優化結構(二維材料需要考慮范德華校正、OPTCELL控制晶格等,根據實際情況而定)

2、SCF自洽計算,取CHGCAR進行能帶計算

3、能帶計算之后得到highk.dat高對稱點的坐標位置,這些坐標就是能帶圖中對于的高對稱位置。

基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖1基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖2

4、找到導帶底的位置,取其附近的點,示例取了9個點,如下圖,取得是G高對稱點左右的9個點。注意這里X和Y是對稱的,最好取一側的,也就是X-G的,因為對于不同的體系不同的K點路徑曲率不同的。

基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖3基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖4

5、橫坐標是動量空間 1/angstrom單位,要換成1/Born單位,橫坐標做變換x'=x*0.5292*2*pi/a, 其中a是晶格常數(認為是垂直與高對稱路徑面的方向,比如你走的是g2-g3面則a是x方向的晶格)。x是原來的坐標,x'是變換單位后的坐標。縱坐標變換y'=y/27.21。由ev換成hatree


6擬合:2階多項式,提取2次項 C。則m=1/(2*C)m0

基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖5基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖6

方法二:結合vaspkit輕松求出有效質量

1、計算能帶,得到帶帶邊,價帶頂和導帶底均位于高對稱點K點處。或者直接通過vaspkit911得到帶邊位置

2準備VPKIT.in,如下

  基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖7

3、運行vaspkit-912或者913產生KPOINTSPOTCAR,編寫INCAR(INCAR不能直接用vaspkit生成的)

4、提交vasp任務,之后將VPKIT.in文件中第一行的1修改為2,然后再次運行vaspkit并選擇913,得到以下結果,即為空穴和電子的有效質量

基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法的圖8

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公眾號:320科技工作室。

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