声子计算出现虚频

声子色散结构不仅影响材料的晶格热导率,而且通常在文献中多用于检测一种晶格结构是否稳定的重要标准。可是,在针对某一种晶格计算声子时,通常会出现一些虚频,这里总结一些计算中的经验:

声子色散的计算主要有两种方式,一种是采用DFPT的微扰方法,以平面波基组的第一性程序QE为代表可以实现计算,本质是在倒空间计算出力常数,然后通过傅里叶变化,得到实空间的2阶力常数IFC,然后求解动力学方程。另一种方式是采用扩胞或超胞的计算方法,可以通过phonopy,结合一个力计算的程序如第一性原理计算程序或者分子静力学软件GULP,以及人工神经 络势能等即可实现,直接得到实空间下的2阶力常数。

在超胞计算方法中,如果一个晶格有文献 道是稳定的,则计算中虚频主要表现在声学支,对于二维材料,最容易出现的就是gamma点附近声学支的虚频,这里可以区分几种不同的虚频方式:

1.声学支二维材料ZA支靠近布里渊区gamma点虚频:

这一般是原胞晶格常数优化不到位造成的,验证方法可通过施加应变消除,如部分二维材料。

2.其余高对称点出现虚频,原因在于晶胞内原子坐标优化不到位,存在受力。特别是用QE采用DFPT方法,或者用phonopy超胞计算,对原始结构的原子坐标哟求非常严格,需要高精度下优化原子坐标。但是,如果使用alamode的拟合方式来计算2阶力常数,则可以放松原子坐标的优化,甚至使用MD的数据来拟合各阶力常数。

3.声学支靠近gamma处出现下沉包

4.CP2K计算出现虚频

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