基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法


计算有效质量分为两种方法,一是由能带计算有效电子质量,二是结合vaspkit计算有效质量,下面分别阐述。

方法

1、优化结构(二维材料需要考虑范德华校正、OPTCELL控制晶格等,根据实际情况而定)

2、SCF自洽计算,取CHGCAR进行能带计算

3、能带计算之后得到highk.dat高对称点的坐标位置,这些坐标就是能带图中对于的高对称位置。

基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图1基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图2

4、找到导带底的位置,取其附近的点,示例取了9个点,如下图,取得是G高对称点左右的9个点。注意这里X和Y是对称的,最好取一侧的,也就是X-G的,因为对于不同的体系不同的K点路径曲率不同的。

基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图3基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图4

5、横坐标是动量空间 1/angstrom单位,要换成1/Born单位,横坐标做变换x'=x*0.5292*2*pi/a, 其中a是晶格常数(认为是垂直与高对称路径面的方向,比如你走的是g2-g3面则a是x方向的晶格)。x是原来的坐标,x'是变换单位后的坐标。纵坐标变换y'=y/27.21。由ev换成hatree


6拟合:2阶多项式,提取2次项 C。则m=1/(2*C)m0

基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图5基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图6

方法二:结合vaspkit轻松求出有效质量

1、计算能带,得到带带边,价带顶和导带底均位于高对称点K点处。或者直接通过vaspkit911得到带边位置

2准备VPKIT.in,如下

  基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图7

3、运行vaspkit-912或者913产生KPOINTSPOTCAR,编写INCAR(INCAR不能直接用vaspkit生成的)

4、提交vasp任务,之后将VPKIT.in文件中第一行的1修改为2,然后再次运行vaspkit并选择913,得到以下结果,即为空穴和电子的有效质量

基于vasp的电子和空穴的有效质量计算方法的图8

最后,有需要欢迎通过公众号联系我们。

公众号:320科技工作室。

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