VASP تعني Vienna Ab initio Simulation Package (حزمة محاكاة فيينا أب إنيتيو)دليل VASP – ويكي VASP) هو برنامج كمبيوتر للنمذجة المادية على المستوى الذري من المبادئ الأولى، مثل حسابات البنية الإلكترونية وديناميكيات الجزيئات الميكانيكية الكمومية.

فونوبيمرحبًا بك في Phonopy — Phonopy v.2.37.1) عبارة عن مجموعة أدوات Python لحساب هياكل نطاق الفونون، والخصائص الحرارية، وسرعات المجموعة، والكميات الأخرى المرتبطة بالفونون على المستويات التوافقية وشبه التوافقية.

تحت التقريب التوافقي البسيط، تكون السعة الحرارية النوعية المشتركة بين الفونونات هياشتقاق محدديمكنك التحقق من ذلك على الموقع الرسمي لـ Phonopy.

محتوى البرنامج التعليمي

سيستخدم هذا البرنامج التعليمي نصًا تلقائيًا لإظهار العملية الحسابية باستخدام Phonopy. من خلال هذا البرنامج التعليمي، سوف تتعلم العملية الأساسية لحساب السعة الحرارية النوعية:

تحضير بنية الخلية الفائقة لاختلاف الاضطراب
احسب الطاقة الكلية لجميع الهياكل
حساب مصفوفة ثابت القوة
حساب السعة الحرارية النوعية للسيليكون من مصفوفة ثابت القوة

ملف الإدخال

ملف الإدخال يحتوي على

├── POSCAR-unitcell
├── clean.sh
├── run.sh
└── run_vasp.sh
├── pt
│   ├── INCAR
│   ├── KPOINTS
│   └── POTCAR

وحدة خلية POSCAR

Si #硅结构
   5.38930000000000
     0.0000000000000000    0.5071343999939496    0.5071343999939496
     0.5071343999939496    0.0000000000000000    0.5071343999939496
     0.5071343999939496    0.5071343999939496    0.0000000000000000
   2
Direct
  0.8750000000000000  0.8750000000000000  0.8750000000000000
  0.1250000000000000  0.1250000000000000  0.1250000000000000

clean.sh

#!/bin/bash
rm -r *.yaml thermal_properties.pdf
 band.yaml FORCE_SETS vasp poscar *out SPOSCAR 
# 删除不必要文件

تشغيل.sh

#!/bin/bash
rm -r vasp poscar

#准备微扰差分超胞结构
##########################
phonopy -d --dim 2 2 2 --pa auto -c POSCAR-unitcell
mkdir poscar
mv POSCAR-unitcell pp
mv POSCAR-* poscar/
##########################


#计算所有结构的总能
##########################
mkdir vasp
cd vasp
Pnum=$(ls -l ../poscar/  -IR | grep "^-" | wc | awk -F ' ' '{print $1}')
cp ../run_vasp.sh .

t_head="for i in {1.."
t_tail="}"
sed -i "3c ${t_head}${Pnum}${t_tail}"  run_vasp.sh #生成 vasp 计算脚本

./run_vasp.sh
##########################

cd ../


mv pp POSCAR-unitcell

#计算力常数矩阵
##########################
phonopy -f vasp/*/vasprun.xml > pfcout
##########################

#根据力常数矩阵计算比热容
##########################
phonopy-load --mesh 31 31 31 -t -p -s
##########################

تشغيل_vasp.sh

#!/bin/bash
#计算 vasp 流程自动脚本
for i in {1..8}
do
rm -r $i
mkdir $i
cd $i
ii=$(printf "%03d" $i)
cp ../../poscar/POSCAR-${ii} POSCAR
cp ../../pt/* .
mpirun -n 1 vasp_std
cd ../

done

الملفات الموجودة في المجلد pt

حساب INCAR القياسي الثابت

ISTART =  1            (若有波函数、读取波函数)
ISPIN  =  1            (非极化计算)

Static Calculation
ISMEAR =  0            (高斯占据)
SIGMA  =  0.05         (高斯展宽)
NELM   =  60           (最大电子步)
EDIFF  =  1E-08        (SCF 收敛精度)

نقاط الكيبوينتس

K-Spacing Value to Generate K-Mesh: 0.040
0
Gamma
   4   4   4
0.0  0.0  0.0

بوتكار

التركيبة الكاذبة المحتملة للعناصر المقابلة للنظام، هنا هي الكاذبة المحتملة للسيليكون

ابدء

1. استنساخ الحاوية

ابحث عن دليل عمل البرنامج التعليمي واستنسخ الحاوية

2. إعداد الحاوية

حدد 4090 — الدفع حسب الاستخدام — vasp 6.3.0-cuda11.8 — مساحة العمل

بعد التحميل، افتح مساحة العمل

افتح المحطة الطرفية

فك ضغط الحزمة

unzip Cv_dft.zip

أدخل الدليل

cd Cv_dft

قم بتحميل جهد السيليكون الكاذب المُجهز

هنا يمكنك استخداممثال للموقع الرسميضع POTCAR الكاذب في الدليل

3. قم بتثبيت بيئة phonopy

أدخل الأمر التالي لتثبيت بيئة phonopy

conda install -c conda-forge phonopy

ثم أدخل y واضغط على Enter للموافقة على التثبيت

4. قم بتشغيل البرنامج النصي

قم بتشغيل البرنامج النصي عن طريق الكتابة:

chmod 777 *.sh

./run.sh

5. عرض الرسم البياني "الحرارة النوعية مقابل درجة الحرارة"

سيتم إخراج النتيجة المحسوبة النهائية بصيغة pdf

عرض الملف thermal_properties.pdf

يمكننا أن نرى في المحطة أن السعة الحرارية النوعية تصبح في النهاية 48.8006881 J/K/mol.

هنا نحتاج إلى تحويل الوحدات إلى وحدات شائعة J/K/kg. توجد ذرتان في الخلية الوحدوية هنا، والكتلة المولية للخلية الوحدوية هي 0.056 كجم/مول. دعونا نقوم بتحويل بسيط:

48.8006881/0.056 جول/ك/كجم = 871.4408589285714 جول/ك/كجم

ويمكن ملاحظة أن النتائج النهائية تتفق مع الورقة البحثية "دراسة الخواص الحرارية لبلورات السيليكون المفردة بناءً على ديناميكيات الشبكة (I) - ديناميكيات الشبكة والحرارة النوعية"يتوافق مع النتيجة 888.03 J/K/kg.