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Y0.15Zr0.85O2形式的晶体模型,我要退货!)。Y0.15Zr0.85O2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Y0.15Zr0.85O2晶体,因此我们按照Y0.15Zr0.85O2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Y0.15Zr0.85O1.93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
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Y0.15Zr0.85O2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。
同时杨站长提供了大量学习资料,大家可以学习和下载,包括官方手册以及对应视频教程等。
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下载链接!746页Materials Studio官方手册、中文版、答疑手册!
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