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二维磁性材料的压电系数计算经验分享

已有 9607 次阅读 2019-3-11 01:09 |系统分类:科研笔记

压电特效在能源转换、传感器领域具有非常重要的应用价值。具有压电特性的二维材料则可以有效降低器件的尺寸。具有磁性的二维压电材料中有望实现磁电耦合效应。本人近期针对二维VS2VSe2Janus-VSSe三个体系的H性结构(T型结构具有对称中心,无压电特性)做了相应的压电系数计算模拟[Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18 (18), 12914-12919.]。由于这篇文章被Phys. Chem. Chem. Phys.杂志评为2018年度热点论文,所以大家可以到其官网上免费下载[https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2019/cp/c8cp06535g]。现在把相应的压电系数计算过程与数据处理拿出来分享一下。

1. 具有压电特性的两个基本条件:禁带宽度>0.1 eV;材料不具有中心反演对称性,符合该条件的空间群主要有1, 3-9, 16-46, 75-82, 89-122, 143-146, 149-161, 168-174, 177-190, 195-199, 207-220

2. 进行参数测试与结构优化,并获得体系的禁带宽度,看是否符合前面的条件。

3. 压电系数e的计算

VSe2为例

INCAR设置如下:

                                              image.png 

LEPSTLON=.T. ,主要是决定是否计算压电系数

(https://cms.mpi.univie.ac.at/wiki/index.php/LEPSILON)

IBRION=8,利用微扰理论计算频率与弹性系数。

POSCAR

image.png

4. 弹性系数C的计算

INCAR设置如下:

image.png

设置 IBRION=6LEPSILON=.T.

5. 数据处理:

关于压电计算结束后,OUTCAR文件存在两部分压电的数据,e1e2

电子贡献部分e1

image.png

离子贡献部分e2

image.png

关于弹性系数计算结束后,OUTCAR文件存在弹性系数的数据C

image.png

 

对二维材料的压电系数e的处理:

e1e2相加的和的绝对值乘c轴的长度  image.png 

  image.png

例:


image.png


参考文献



1 J. Yang, A. Wang, S. Zhang, J. Liu, Z. Zhong, L. Chen. Coexistence of piezoelectricity and magnetism in two-dimensional vanadium dichalcogenides, Phys. Chem. Chem. Phys, 2019, 21 ,132-136.

2 M. N. Blonsky, H. L. Zhuang, A. K. Singh, R. G. Hennig. Ab Initio Prediction of Piezoelectricity in Two-Dimensional Materials, ACS Nano, 2015, 9 (10), 9885-9891.

3 L. Dong, J. Lou, V. B. Shenoy. Large In-Plane and Vertical Piezoelectricity in Janus Transition Metal Dichalchogenides, ACS Nano, 2017, 11 (8), 8242-8248.

 

 




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