ZnGeP2的本征缺陷计算之TSC模块运行流程

DASP （Defect and Dopant ab-initio Simulation Package）是一款半导体缺陷和杂质性质的第一性原理计算模拟软件包，该软件包能针对输入的半导体晶体结构，基于材料基因组数据库和第一性原理软件包，自动计算并输出半导体的热力学稳定性，缺陷和杂质形成能及离化能级，半导体样品中缺陷、杂质和载流子浓度及费米能级，关键缺陷和杂质诱导的光致发光谱、载流子辐射和非辐射俘获截面及少子寿命。

针对任一半导体，DASP软件可以计算给出如下性质：热力学稳定性、元素化学势空间的稳定范围、缺陷（含杂质，下同）形成能、缺陷转变能级、各生长条件下的费米能级、载流子和缺陷浓度、缺陷的光致发光谱、缺陷对载流子的俘获截面、辐射和非辐射复合速率等。

本期将给大家介绍DASP ZnGeP2的本征缺陷计算 5.4.2-5.4.2.2 的内容。

5.4.2. 热力学稳定性和元素化学势计算TSC

5.4.2.1. 运行TSC模块

在上一步使用命令 dasp 1 执行PREPARE模块时，会生成ZnGeP2/dec目录，并在该目录中产生 1prepare.out 文件。等待程序执行完毕， 1prepare.out 有相应的完成标志。进入ZnGeP2/dec目录。确认INCAR-relax，INCAR-static文件中的参数是可行的。（用户可修改INCAR，DASP将根据此目录中的INCAR做后续的计算）

确认PREPARE模块完成后，回到ZnGeP2目录，使用命令 dasp 2 执行TSC模块。同样地，TSC模块会在ZnGeP2目录中生成名为tsc的目录，里面记录了TSC程序的计算输出，包括各计算目录以及运行日志文件 1prepare.out 。等待程序完成期间无需额外操作。

5.4.2.2. TSC模块运行流程

host结构的总能计算（与MP参数保持一致）：

TSC模块将使用与 Materials Project 数据库提供的输入参数（INCAR，KPOINTS，POTCAR）来对用户给定的原胞做结构优化和静态计算，该计算得到的总能与MP数据库的总能是可比的。此步骤是为了得到影响ZnGeP2稳定性的 关键杂相 。通过目录可以看到：

从ZnGeP2/tsc/2tsc.out中也可以看到程序的运行日志，即产生输入文件、relaxation1、relaxation2、static、数据提取等步骤。

关键杂相判断：

TSC模块将搜寻MP数据库上所有与ZnGeP2相竞争的杂项，通过DFT计算的ZnGeP2的总能与MP数据库中杂相的总能，判断出ZnGeP2是 稳定的 。

随后，程序将计算获取影响ZnGeP2稳定性最关键的杂相，本例中包括Ge，P，Zn3P2，ZnP2和Zn。在 2tsc.out 中可看到相关的信息：

host与杂相结构的总能计算（PREPARE模块确定的参数）：

在确定关键杂相后，TSC模块将使用PREPARE模块确定的参数（AEXX）计算ZnGeP2，Ge，P，Zn3P2，ZnP2和Zn的总能。 2tsc.out 如下：

化学势的计算：

根据DFT计算的总能，计算ZnGeP2的形成能和化学势稳定区间，TSC模块给出4个化学势的端点值，写入 dasp.in ：

在 2tsc.out 可以看到程序执行完毕的输出：

对于三元与四元的化合物，TSC模块将输出稳定区域图像，及稳定区域各端点处的化学势。通过目录可以看到：

目录ZnGeP2/tsc/2d-figures/中的四个文件分别是两次计算与分析过程中绘制的稳定区域图像以及图像中各端点处的化学势。

查看文件 stable_2d.out 与 fig-ZnGeP2.png 。图 fig-ZnGeP2.png 的横纵坐标分别是图中所标识元素的化学势，阴影区域 则是目标化合物的稳定区域，其边界的每一条线 是相应所标识材料恰好处于形成与未形成的临界情况下的化学势曲线，这是第一次计算与分析过程输出的图像。

ZnGeP2的稳定区域图（来自MP数据库）

查看文件 stable_recalc_2d.out 与 fig-ZnGeP2_recalc.png ，这是第二次计算与分析过程输出的数据与图像。

ZnGeP2的稳定区域图（来自DFT计算）

编辑：黄飞