MS入门手册（10）：Materials Studio从无到有建立晶体结构

本文为杨站长技术团队制作的《Materials Studio入门手册》第十篇，本教程旨在从零开始带大家入门MS软件DFT计算，文末可下载更多学习资料。

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小伙伴们，MS Visualizer中有很多强大的模型搭建和绘图工具，相信这是每一个MS说明书上大家都熟知的内容。另外的教程中，也为大家介绍了如何用MS自带的绘图工具绘制一个苯环，这里也不再为大家赘述。

今天我们使用MS的建立晶体工具建立一个ZrO₂晶体结构模型（倒带回2天前，旁白：这和之前说的不一样，之前说的是Y_0.15Zr_0.85O₂形式的晶体模型，我要退货！）。Y_0.15Zr_0.85O₂当然是要有的，但是这么复杂的问题我们就留到下次来解决吧。（相信我！）

首先打开MS软件，新建工程，之后在工程区新建一个3D结构文件，只需要右击工程名称，选择New—3D Atomistic Document就可以啦，现在我们就会出现一个新的3D结构文件3D Atomistic.xsd，当然名字可以修改，右键Rename，我们把它的名字改成YSZ好了（钇稳定氧化锆）。

新建3D结构文件

接下来我们就可以先画一个晶格，在Build菜单中选择Crystals—Build Crystal，就可以开始建立晶格。

建立晶格选项

接下来的内容就会涉及到和晶体学相关的知识，点群、空间群、对称要素等等，推荐大家可以认真去了解一下这方面的知识，如果看书比较枯燥，也可以去看看相关的课程，尤其是杨老师关于能带理论视频（下载链接！2.5小时能带理论课程：能带态密度、截断能、k空间、倒空间实空间，晶体点阵、傅里叶变换、第一布里渊区），比如说七大晶系、230种不同的空间群、简单立方、体心立方、面心立方……什么的。

初学者不需要深入了解，但要熟悉自己常用的结构。比如要知道P1就是对称性最差的那个结构，没有对称要素的简单三斜晶格结构。我前期就熟记了两个结构，面心立方的两个空间群，227号空间群Fd-3m的金刚石结构，以及225号空间群Fm-3m的MgO结构（毕竟做的是在MgO/Ir衬底上异质外延金刚石）。

现在我们要建立一个ZrO₂晶体（预备Y_0.15Zr_0.85O₂晶体，因此我们按照Y_0.15Zr_0.85O₂晶体晶格常数搭建结构），它属于225号空间群，现在我们在Space Group选项卡中选择225空间群，可以从下方看到其对称性、对称操作和原子位置等信息。面心立方空间群的对称性很高，杨站长曾在公开课中讲解过：

https://www.bilibili.com/video/BV1H5411m7HZ/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=2dcd596eaec39bf93a707fdfe0998f96

https://www.bilibili.com/video/BV1jY411g7Un?p=5&vd_source=2dcd596eaec39bf93a707fdfe0998f96

选择空间群

接下来我们要在Lattice Parameters选项卡中设置晶格常数，包括晶胞尺寸和夹角，当然所选择的空间群对于这些参数会有一些限制，例如对于225号空间群，由于需要保证a=b=c，α=β=γ=90°，所以实际上只能够调整一个参数，我们将它调整为5.139Å（这个值是从Jade的卡片里找到的Y_0.15Zr_0.85O_1.93的晶格常数，当然晶体数据库应该也有），单击Build，就可以出现我们想要的晶格结构了。

输入晶格常数

就会在显示区出现一个非常醒目的空格子，就是我们将要使用到的晶格。如果有参数输入错误，还是在菜单栏Build—Crystals，但是会发现这时候已经不再是Build Crystal选项，这是因为我们已经有了一个晶格，于是这个选项就变成了Rebuild Crystal，我们可以使用这个选项对空间群、晶格常数等信息进行进一步修改。

接下来我们要添加原子，快捷工具栏上的添加原子工具和菜单栏Build—Add Atoms选项都可以进行这一步操作，我们来添加O原子，在XYZ坐标（0.25，0.75，0.25）位置（这个别问我怎么做到的，我打开了一个ZrO2结构读了它的原子坐标嗯……），以及Zr原子，元素后面的三个点的按钮可以打开元素周期表，选择元素种类，当然一些常见的元素在下拉列表中也会有。选择Zr并添加到坐标（0，0，0）的位置，现在我们就有一个ZrO₂的晶体结构了。

添加原子

至此，我们这一次的内容就结束了。下一次我们一定会建立一个Y_0.15Zr_0.85O₂形式的晶体模型的，相信我减肥的诚意。

另外还有空位、掺杂、替换等各种操作，请大家一定期待。另外，文件千万记得保存，不要删掉哦，下次我们还需要继续使用。

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