[发明专利]一种计算过渡金属氧化物能带结构的方法

摘要

本发明涉及一种利用Quantum‑ESPRESSO软件计算过渡金属氧化物能带结构的方法，属于计算材料学领域。Quantum‑ESPRESSO软件基于密度泛函理论计算材料的电子结构，同时考虑了过渡金属的d电子和O的2p电子的库仑相互作用，准确计算出过渡金属氧化物的能带结构，为分析其磁学、电学及光学等方面的性能提供了理论基础。

主权项

一种计算过渡金属氧化物能带结构的方法，包括如下步骤：（1）建立晶体模型根据晶体所属的空间群、晶格常数，原子坐标建立晶体的结构模型；（2）参数及结构优化a.根据上述晶体的空间群、晶格常数、原子坐标建立Quantum‑ESPRESSO软件的输入文件，用XCRYSDEN可视化软件查看所建结构正确与否;b.利用PWGUI图形界面对输入文件的各参数进行设置，选取合适的赝势;c.对截断能(ecutwfc)及K点(K_POINTS)参数进行收敛测试，选取合适的截断能和K点，并优化晶格参数;（3）电子结构计算a.电子的自洽计算：利用步骤（2）优化后的晶格常数、截断能及K点参数设置lda_plus_u = .ture.用来衡量各元素的U值作用，对氧和过渡金属分别设定一定的U值，其中氧衡量的是2p电子相互作用，过渡金属衡量的是3d电子的相互作用，建好自洽输入文件，之后用pw.x执行自洽计算；b.非自洽计算：该输入文件与自洽输入文件不同之处为calculation须设置为'bands'，同时设置nbnd用来设置计算能带的数目，设置K_POINTS高对称点以及之间的K点，其中高对称点的选取可借助于XCRYSDEN软件，之后用pw.x执行非自洽计算；c.利用bands.x计算出K点及对应的本征值；d.对得到的K点及本征值进行处理，可编程处理后用origin软件或用Quantum‑ESPRESSO自带的plotband.x后处理程序进行绘图。（4）重复步骤（3），根据实验带隙的大小及3d态的能量位置寻找合适的U值，并做出其对应的能带结构图。