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如何用VASPKIT计算有效质量

这里草莓视频在线观看APP以MoS_2单层为例,首先通过分析能带结构找出价带顶(VBM)和导带底(CBM)的位置。对于MoS_2单层,其价带顶和导带底均位于高对称点K点处。

除了通过能带,也可以通过调用VASPKIT-911命令来得到带边位置,

911 +-------------------------- Warm Tips --------------------------+ ONLY Reliable for Band-Structure Calculations! +---------------------------------------------------------------+ -->> (01) Reading Input Parameters From INCAR File... -->> (02) Reading Energy-Levels From EIGENVAL File... +-------------------------- Summary ----------------------------+ Band Character: Direct Band Gap (eV): 1.7711 Eigenvalue of VBM (eV): -2.1236 Eigenvalue of CBM (eV): -0.3526 HOMO & LUMO Bands: 9 10 locations of VBM: 0.333333 0.333333 0.000000 价带顶分数坐标 locations of CBM: 0.333333 0.333333 0.000000 导带底分数坐标 +---------------------------------------------------------------+

接下来草莓视频在线观看APP计算K点处沿着K -> Γ和K -> M方向的电子及空穴载流子的有效质量;第一步:准备POSCAR文件以及VPKIT.in文件,VPKIT.in文件包含以下内容;

1 设置为1将会生成计算有效质量的KPOINTS文件,2则计算有效质量6 6表示草莓视频在线观看APP在K附近取6个离散点用于多项式拟合0.015 k-cutoff, 截断半径,典型值0.015 1/Å2 2 表示有两个有效质量任务0.333333 0.3333333 0.000 0.000 0.000 0.000 K->Γ 计算K点处有效质量,沿着K指向Γ方向 0.333333 0.3333333 0.000 0.500 0.000 0.000 K->M 计算K点处有效质量,沿着K指向M方向

第二步:运行vaspkit并选择912或者913产生KPOINTS,POTCAR文件及静态计算INCAR文件;第三步:提交VASP作业;第四步:计算完成后把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:

Band Index: LUMO = 10 HOMO = 9 Effective-Mass (in m0) Electron (Prec.) Hole (Prec.) K-PATH No.1: K->G 0.473 (0.3E-07) -0.569 (0.1E-07) K-PATH No.2: K->M 0.524 (0.1E-06) -0.691 (0.1E-06)

Kormányos等人计算得到MoS_2单层的电子和空穴载流子有效质量分别为0.44 m_0和0.54 m_0 [见文献2D Mater. 2 (2015) 049501]。为了得到可靠的有效质量计算值,括号里的精度至少要在1E-7这个量级,如果误差比较大,可以适当调整k-cutoff值,一般减少该值但不能太小。

注意:对于间接半导体或者带边不在高对称点上,方法完全相同,分开计算挑出想要的数据。如果价带顶和导带底存在简并,例如GaAs和GaN等材料,这时候很难保证精度。

如果您使用VASPKIT,请记得引用哦!

V. Wang, N. Xu, J.-C. Liu, G. Tang, W.-T. Geng, VASPKIT: A User-Friendly Interface Facilitating High-Throughput Computing and Analysis Using VASP Code, Computer Physics Communications 267, 108033, (2023), http://doi.org/10.1016/j.cpc.2023.108033

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