DS-PAW hse杂化泛函计算

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第一性原理平面波密度泛函计算软件DS-PAW是Device Studio平台下的一款使用C++开发的国产第一性原理密度泛函计算软件，使用平面波作为基函数组，其赝势是使用投影缀加平面波方法构造的。  

 

DS-PAW能够应用于不同场景，例如金属、半导体、绝缘体、表面、磁性、非磁性和锂电等；能够精确预测材料的电子分布；能够进行原子几何结构优化；能够广泛的应用于材料科学领域。‍‍‍‍‍‍‍‍

 

本期将给大家介绍DS-PAW hse杂化泛函计算的内容。

 

 

 

 

 

2.10. hse杂化泛函计算

本节将以Si体系为例，介绍DS-PAW程序通过自洽中直接计算能带的方法计算杂化泛函能带，观察使用杂化泛函计算后能带带隙的变化。

 

2.10.1. �� Si杂化泛函计算输入文件

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输入文件包含参数文件 ioband.in 和结构文件 structure.as ， ioband.in 如下：

 

ioband.in 输入参数介绍：

在杂化泛函计算中可以尽量保留sys.和cal.的参数到 ioband.in 中，之后设置杂化泛函计算特有的参数即可：

• sys.hybrid :是否进行杂化泛函计算的开关，true表示引入杂化泛函计算；

• sys.hybridType :指定杂化泛函的类型，此例为HSE06；

structure.as 文件同自洽计算。（见2.2节）

 

 

2.10.2. run程序运行

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准备好输入文件 ioband.in 和 structure.as 上传到服务器上运行，按照结构弛豫中介绍的方法执行 DS-PAW ioband.in 。

2.10.3. analysis计算结果分析¶

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根据上述的输入文件，计算完成之后将会得到 DS-PAW.log 、 band.json 这2个文件。处理 band.json 的方法同（见2.3节）能带计算的方法，DS处理得到的 bandplot.png 文件如下所示，能带图表明打开杂化泛函计算后价带与导带之间的带隙变大，约为 1.2394 eV，不进行杂化泛函计算得到的能带带隙约为 0.6433 eV。

 

2.10.4. 修改杂化泛函Alpha系数

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2.10.1章节展示的杂化泛函方法为HSE06，其对应的杂化泛函系数为默认值0.25，DS-PAW2022A版本新增 sys.hybridAlpha 和 sys.hybridOmega 参数用于控制杂化泛函相关系数，以 sys.hybridAlpha 为例， 若对2.10.1的计算参数做如下修改进行分别完成两次计算： scf.in 和 band.in 中增加参数 sys.hybridAlpha = 0.20，以及 scf.in 和 band.in 中增加参数 sys.hybridAlpha = 0.30 ，得到的能带对比图如下所示，分析该图可得通过加大 sys.hybridAlpha 系数可以使能带带隙进一步增大。从 band.json 文件中可读取当 sys.hybridAlpha 分别取值 0.20 、 0.25 、 0.30 时，对应带隙值分别为 1.1146 、1.2394 、 1.3665 。

 

 

审核编辑 ：李倩