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关于Tersoff力场文件编写-以新建FeSi.tersoff为例

已有 576 次阅读 2020-5-17 12:14 |系统分类:科研笔记

在关于Tersoff力场有很多同学需要,但是目前只有一些SiC、SiO等原子之间的相互作用力场。而关于某些特定的Tersoff力场例如FeSi之间的力场是没有现成的文件可以使用的,所以需要自己查阅相关文献,并将参数整合到.tersoff文件中,本文以FeSi.tersoff为例进行讲解如何书写。

首先找到FeSi力场的文献,如:《Fe impurity induced ion-nanopatterning atomistics》,然后根据文献中对于势函数的描写形式与LAMMPS官方手册中Tersoff势函数的形式进行对比,如图1和2,由于势函数形式一致,可以确定在in文件中使用Tersoff势函数,但是公式的具体形式有些出入,需要将图1里的势函数形式转换为图2的公式形式,相应的参数也是如此,比如:图1里的D0/(S-1)对应图2里的A。

图12.png

          图1 文献中势函数                                                              图2 LAMMPS中Tersoff势函数

然后在in文件中书写,如图3所示,但是需要SiFe.tersoff文件,该文件的书写首先需要读懂LAMMPS手册中对于.tersoff文件中各个参数的含义,如图4所示。

图3.png

图3 FeSi.tersoff的in文件书写

图4.png

图 4 .tersoff文件中各个参数的含义

在这里有几点需要解释,首先是要明确哪些是三体势参数,哪些是二体势参数,然后对应给出参数,如图5所示。

图5.png

图5 二体势和三体势对应的参数

所谓二体势和三体势以手册中给的例子SiC为例,Si C C (1 2 3),二体势的意思是1和2之间的势,三体势是1和3之间的势,但是有一个附加条件是二体势的第三个原子必须与第二个原子相同,否则该二体势的数值为零。下面结合我写的FeSi.tersoff文件给大家讲解一下这个参数是怎么得到的。

图6.png

图6 FeSi.tersoff文件

这里我们以书写R这个参数为例,通过手册可以知道R是既可以二体势又可以三体势的参数,那么看Fe Si Si(1 2 3)这一项,首先判断它的二体势(1 2)是Fe Si, 同时(2 3)都是Si相同,满足二体势的要求,所以该相的二体势参数为Fe Si的参数。它的三体势(1 3)也还是Fe Si,所以这一项给Fe Si的R参数,R值从论文里获得。再看Si Si Fe(1 2 3)这一项,首先判断它的二体势(1 2)是Si Si,但是(2 3)是Si Fe不相同,则它的二体势值为0。它的三体势(1 3)为Si Fe,所以该相的最后R参数为Si Fe的R参数。其它的参数设定都是依照这个思路来进行的。

    至此,FeSi.tersoff文件已经书写讲解已完毕,如有错误,还希望各位大佬们指正!另外,在这里非常感谢东北大学王诺金在这项学习上的帮助!

                                                                                                                                     

哈尔滨工业大学博士

研究方向:有机污染的吸附脱附

邮箱:15546027805@163.com

 



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